Mise en situation et recherche à mener

Mise en situation et recherche à mener
Chaque espèce est caractérisée par un plan d'organisation qui lui est propre. Ainsi les différents organes ont une position bien déterminée selon les axes de polarité dans
chaque espèce. La mise en place des différents organes est contrôlée par des gènes appelés gènes homéotiques.
On cherche à comprendre comment la grande diversité des plans d’organisation est apparue. Pour cela on va étudier les gènes homéotiques au cours de
l’évolution pour :
- retracer leur histoire au sein d’une espèce, la drosophile
- comprendre ce qui a permis l’apparition du plan d’organisation des drosophiles au cours de l’évolution
Ressources
Document-ressource 1 :
Lorsque plusieurs gènes ont une origine commune,
on parle de famille multigénique. Une famille
multigénique est un groupe de gènes issus de
duplication(s) et de mutation(s) d'un gène ancestral
unique. Les gènes issus d’une duplication peuvent
rester sur le même chromosome ou être transloqués
sur un autre.
Les gènes évoluent au cours de l’histoire de la vie, ils
peuvent se dupliquer et accumuler des mutations.
Plus la duplication est récente, plus les différences
entre les gènes, après duplication sera faible. Ces
gènes codent pour des protéines comme les
pigments rétiniens par exemple (cf 1ere). On
considère que les ressemblances n'indiquent une
parenté entre les gènes qu'au-delà de 50%
d’identité au niveau de la séquence de nucléotides,
et 20% au niveau des séquences de protéine.
Doc 1 : Expression des gènes homéotiques chez la drosophile (apparu il y a
230 Ma)
Matériel :
- logiciels
anagène
et
phylogène
- séquences
génétiques
correspondant à différents
gènes homéotique chez la
drosophile.
Doc 2 : libellule, famille des odonates, apparue il y a 300Ma, et ses gènes
homéotiques
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes)
Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de retracer l’histoire évolutive des gènes homéotiques au sein de la drosophile
Appeler l’examinateur pour présenter oralement votre proposition et obtenir la suite du sujet.
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
Mettre en œuvre le protocole afin de résoudre les questions posées
Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème.
Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
Exploiter les résultats pour :
- retracer l’histoire évolutive des gènes homéotiques jusqu’à la drosophile
- expliquer alors l’origine de l’évolution des plans d’organisation de certains insectes à l’aide des documents ressources
Protocole (étape 2)
Logiciel Anagène 2:
Dans banque séquence, TS, stabilité, innovation, duplication, gènes homéotiques, ouvrir en même temps (en restant appuyé sur ctrl) les fichiers finissant par
drosophile.adn : boxabdB, boxantp, boxdfd, boxubx
=> Utiliser les fonctionnalités du logiciel Anagène pour comparer les 4 séquences nucléiques entre elles, 2 à 2 (comparaison avec discontinuité)
cf mode d’emploi dans les sections « comparer les séquences » puis « information sur la ou les… »
1- Construire le tableau des identités entre les différents gènes
2- Construire l'arbre de l'histoire évolutive de ces gènes de développement.
3- Vérifier votre arbre avec le logiciel Phylogène => ouvrir à partir du dossier du bureau=> homéo drosophile.aln
Sélectionner les 4 molécules en cliquant sur leur nom puis, cliquer sur matrice des distances (vous obtenez le nombre de différences entre eux)
- cliquer sur "arbre " pour afficher l'arbre puis positionner les duplications
Identité proteines gène
Antp
Antp
Ubx
Dfd
AbdB
90 80
80 75
61 62
73
58 60
Ubx
Dfd
AbdB
73
53 61
61
58
53
Identité protéines B4
Fichier theme d’étude TS parenté… relation de parenté… gène homéo, B4 dfd homéobox pour comparer entre différentes espèces (homme souris xénope droso)
B4 souris
souris
homme
xénope
droso
100
95
95
95
88
homme
xénope
95
95
droso
95
88
88
88