Plan de correction du TP influence des facteurs de l`environnement

Plan de correction du TP influence des facteurs de l’environnement sur le phénotype.
INTODUCTION : amener le probléme.
Citer le problème scientifique : Le milieu a-t-il une influence sur l’expression de l’information génétique ?
Hypothèses :
l’information génétique comme la température,
Certains facteurs de l’environnement modifient l’expression de
La lumière, la composition chimique du milieu.
Hypothèse vérifiable : Si c’est vrai, alors toute variation de l’un des facteurs du milieu induira une
modification du phénotype.
Anoncer le plan.
I La température ambiante influence-t-elle le cycle de développement des levures S.Pombe :
Conseils : il fallait se remémorer les connaissances sur les levures et lire attentivement les informations données.
Toutes les manipulations auront lieu dans des conditions stériles pour éviter toute contamination aussi bien du matériel
biologique que pour l’expérimentateur.
(les énumérer et évoquer le but)
A Protocole expérimentale : Des conditions de température différentes :
C
CdC
Wee
C
CdC
Wee
CULTURE MISE a 25°C
CULTURE MISE à 38°C
PENDANT 48 HEURES
B Des cellules de taille et en nombre différents :
Titre : tableau de résultats de culture de levure de trois variétés
différentes à deux températures différentes.
C EXPLOITATION DES RESULTATS : LA TEMPERATURE PEUT AGIR SUR LES CYCLES DE DEVELOPPEMENT :
VOIR 2SDE : MODALITE DE LA DIVISION CELLULLAIRE EST SOUS CONTROLE GENETIQUE ;
- Comment expliquer les différences observées à 38°C entre les trois variétés ?
Les plus nombreuses sont les plus courtes( wee), les moins nombreuse sont les plus longues(CdC) ; or, le développement des
levures résulte de leurs divisions au cours du temps : plus le nombre de divisions cellulaires est grand, plus le nombre de
cellules de la population est important.
→la fréquence des divisions cellulaires de ces variétés différent : Elle est plus élevée pour les wee , et très lente pour les
CdC.
L’énoncé informe que S.Pombe a été utilisée « pour résoudre un problème de cycle cellulaire », or un cycle cellulaire est une
succession ( interphase /division cellulaire) ;la durée d’un cycle cellulaire varie avec la durée de l’interphase et /ou de la
division cellulaire.
Le cycle cellulaire de wee
Temperature en °C
25°
38°
semble accéléré, ce qui se
SOUCHE SAUVAGE ( C)
FORME : Batonnet
traduit par des divisions
TAILLE :(6 à 15μm)/3 à 4 μm
cellulaires précoces à l’origine
NOMBRE :moyen
de la petite taille de wee. Au
SOUCHE thermosensible
IDENTIQUE à C
TAILLE : 2 à 3 FOIS PLUS
contraire le cycle des CdC est
(CdC)
LONGUE.
allongé, ce qui se traduit par
NOMBRE : MOINS
des divisions cellulaires
NOMBREUX.
tardives permettant une
FORME : SPHERIQUE
croissance plus importante
TAILLE : tres inferieure à C
des cellules.
SOUCHE WEE
(2à 3 fois plus petite.)
→ la seule différence entre
NOMBRE : beaucoup plus
ces trois variétés est la
élevé que C .
mutation du gène CdC(cell division cycle) qui contrôle la division cellulaire.
Conclusion partielle : Les différents phénotypes observés à 38°C sont le résultat de l’expression du génotype. Elles sont dues à
des mutations d’un gène de
contrôle de la division cellulaire.
- Comment expliquer les différents phénotypes de S.Pombe CdC en fonction de la température ?
A 25°C, le nombre, la taille, la forme des cellules est identique aux variétés sauvages : il n’y a donc aucune incidence sur le
cycle la rapidité des divisions cellulaires.
Ce n’est qu’à 38°C que la mutation CdC s’exprime : allongement du cycle cellulaire par un retardement de la division cellulaire.
La mutation du gène CdC2-23 ne s’exprime qu’au-delà d’une certaine température (38°C ; seuil).
→L’augmentation de la température (facteur de l’environnement) modifie l’expression d’un gène.
Conclusion : l’Exemple de S.Pombe montre que le phénotype résulte de l’expression du génotype, mais qu’il peut être modulé
par des facteurs de
l’environnement.
(Ici, nous observons l’action de gènes impliqués dans le contrôle de la division cellulaire, par conséquent du cycle cellulaire.
L’énoncé nous indique que ces gènes sont communs à tous les êtres vivants eucaryotes ; les mécanismes de contrôle du cycle
cellulaire sont universels)
II L’INFLUENCE DE LA LONGUEUR D’ONDE DE LA LUMIERE SUR LES CYANOBACTERIES SYNECHOCYSTIS :
A PROCOCOLE EXPERIMENTAL :
ENSEMENCER DES SYNECOSYSTIS DANS DES MILIEUX DE
LONGUEUR D’ONDE DIFFERENTE.
B RESULTATS APRES 14 JOURS :
LONGUEUR D’ONDE DE LA LUMIERE EN
nm
COULEUR DE LA COLONIE
PIGMENTS PREDOMINANTS
BLANCHE
VERTE
ROUGE
GRIS FONCE
PIGMENTS EN
PROPORTION
EQUIVALENTE
GRIS VIOLACE
PHYCOERYTHRINE
VERT
PAS DE PHYCOERYTHRINE
TABLEAU DE RESULTATS MONTRANT L’ACTION DE LA LONGUEUR D’ONDE DE LA LUMIERE SUR DES
CYANOBACTERIES :SYNECHOSYSTIS
TEMOIN
C EXPLICATION DES RESULTATS : UNE ADAPTATION CHROMATIQUE VIS-A-VIS DE LA
LONGUEUR D’ONDE DE LA LUMIERE :
Les synéchosystis sont des végétaux chlorophylliens photosynthétiques. Les pigments permettent d’absorber les radiations
lumineuses dans différentes longueur d’ondes, caractéristique de la nature du pigment. En fonction de la longueur d’onde de
la lumière, elles synthétiseront davantage le pigment qui leur permet d’absorber le maximum d’énergie, pour accomplir la
photosynthèse. La longueur d’onde verte semble stimuler la synthèse de phycoérythrine rouge, au contraire la longueur
d’onde rouge semble l’inhiber.
→la longueur d’onde de la lumière semble moduler l’expression des gènes impliqués dans la production des pigments
photosynthétiques.
III Les effets de la concentration en azote sur des cyanobactéries : Cylindrospermum :
A MISE EN CULTURE DE CYLINDROSPERNUM DANS DES MILIEUX DE
DIFFERENTES CONCENTRATION EN AZOTE
Micrographie de cylindropermum au temps T0 (grosst.X 400)
Cellules uniformes
parapellipipédiques
Schéma de cylindrospermum à partir de la micrographie
ci-dessus
B RESULTATS : APPARITION DE CELLULE NOUVELLE LORS D’UNE CARENCE EN AZOTE
T0
TO+07 JOURS
TO+15 JOURS
Micrographie de cylindrospermum dans un milieu carencé en azote au cours du temps
h :hétérocyste
Schéma de cylindrospermum après quinze jours de culture en milieu carencé en
a :akinète
C EXPLICATION DES RESULTATS : L’APPARITION DE NOUVEAUX TYPES CELLULAIRE
EN FONCTION DE L’APPORT EN AZOTE
Le témoin montre que les cylindrospermum sont des suites de cellules parallélépipédiques, de même taille ; elles sont
uniformes tant que les apports en azote restent convenable.
L’absence d’azote dans le milieu induit en position sub-terminale de grosses cellules ovales, à paroi épaisse ; ces cellules
quiescentes (vie ralentie) sont des formes de résistance qui permettront aux cellules d’attendre de meilleures conditions de
milieu pour coloniser l’environnement.
La carence en azote induit également la formation d’hétérocystes en position terminale ; ce sont de très petites cellules à
paroi très épaisse, capable de synthétiser une enzyme : la nitrogénase. Cette enzyme permet de capter l’azote atmosphérique
afin de compenser son absence dans le milieu aquatique carencé.
La modification d’un nutriment dans le milieu de vie a induit chez cylindrospernum une différenciation cellulaire nouvelle en
akinéte et hétérocyste. La pression de ce facteur alimentaire a probablement modulé l’activité d’un ou de plusieurs gènes.
CONCLUSION : La structure et le fonctionnement d’une cellule est sous contrôle génétique, mais les facteurs du milieu
auxquels sont soumises ces cellules peuvent moduler l’activité des gènes et/ou l’expression de l’information génétique.
GENOTYPE
FACT
TRANSCRIPTION
ARNm
TRADUCTION
PHENOTYPE MOLECULAIRE
PROTEINE
PHENOTYPE
CELLULAIRE
SCHEMA BILAN DE LA COMPLEXITE DES RELATION GENOTYPE/PHENOTYPE ET
ENVIRONNEMENT
On pourrait se demander comment agit le milieu, a quel niveau dans quelles proportions……………………