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THEME 1 – TP 5 : LA DIVERSIFICATION DU VIVANT Introduction : Au cours des TP précédents nous avons révélé des mécanismes à l’origine de la diversification génétique du vivant tels que les mutations et le brassage génétique causé par la méiose et la fécondation. Il faut de fait se demander si ceux-ci sont les seuls responsables de cette diversification. On va donc, dans ce T.P, déceler d’autres mécanismes en étudiant le cas de la présence de syncytines chez l’Homme puis celui de la meilleure digestion des algues des Japonais, qui semblent présenter des diversifications du vivant inattendues. I / Les syncytines chez l’Homme. Les syncytines I et II sont des protéines entraînant la fusion des membranes des cellules d’une couche externe de l’embryon et de celles de la paroi utérine : ceci forme le syncytiotrophoblaste à l’origine du placenta, lien avec la mère. Ce mécanisme a un mode de fonctionnement analogue de celui des rétrovirus (voir doc 1). En effet, les syncytines permettent une fusion cellule-cellule, et les protéines d’enveloppe d’un rétrovirus permettent l’infection rétrovirale par une fusion virus-cellule. Un même système enveloppe-récepteur est utilisé. En outre, on constate que les séquences d’acides aminés des syncytines et de la protéine permettant au MPMV d’infecter les primates sont très proches. Or celui-ci n’infecte que les primates et la syncytine n’est exprimée que chez les grands primates. On en déduit que les syncytines et cette protéine sont codées par des gènes semblables. On peut supposer qu’un rétrovirus exogène a infecté les cellules germinales d’individus d’espèces ancestrales, leur intégrant son information génétique, et que celles-ci ont été impliquées dans la fécondation, ce qui fait que toutes les cellules des descendants possèdent une copie du génome viral dans leur ADN. C’est ce qu’on appelle le rétrovirus endogène, il est ensuite transmis verticalement et certaines séquences peuvent s’exprimer si elles n’ont pas subi de modifications. Par observation d’un arbre phylogénétique (voir doc 2), on conclut que l’infection par un rétrovirus à l’origine du gène codant pour la syncytine II a eu lieu il y a 50 millions d’années et a différencié les prosimiens des autres singes puis que l’autre à l’origine du gène pour les syncytines I a fait apparaître de nouvelles espèces. Ces deux rétrovirus ont apporté des nouveaux gènes codants et donc des nouvelles caractéristiques dans la branche des primates : celle de la création du placenta qui permet le lien avec la mère, la protection de l’embryon.. Ils ont donc contribué à la diversification du vivant par un transfert horizontal, puis vertical. Doc 1 Doc 2 II / Une capacité de digestion des algues des Japonais. Les algues du genre Porphyra constituent l’élément récurrent de la conception des sushis, aliment de base des Japonais qu’ils parviennent à digérer facilement au contraire des Occidentaux. Ces algues contiennent des glucides complexes la dégradation et donc la digestion n’est possible qu’avec les porphyranases, molécules absentes de toute cellule humaine mais présentes dans de nombreuses bactéries marines comme la Zobellia galactanivorans. Des gènes codant pour ces protéines ont été trouvés dans des bactéries de la flore intestinale des Japonais mais aucune bactérie marine n’y est présente. Ni l’un ni l’autre ne se trouvent dans la flore intestinale des Occidentaux. On peut donc en déduire qu’il y a eu conjugaison (voir doc 3), c’est-à-dire échange de matériel génétique entre bactéries, entre une bactérie marine possédant le gène pour la porphyranase et des bactéries de la flore intestinale des Japonais. Il y a donc eu un transfert horizontal entre bactéries et par extension avec les Japonais car une nouvelle caractéristique leur est donnée : la digestion des algues. En outre, cette caractéristique est transmise verticalement du fait du transfert de la flore intestinale durant l’accouchement. On parle de diversification du vivant. Doc 3 Conclusion : Ainsi, on a mis au jour le mécanisme de transfert horizontal à l’origine de la diversification du vivant, qu’il soit lié à un virus ou à des bactéries. On peut s’interroger sur l’existence d’autres mécanismes de diversification. Sophie Jegou, Éléonore Lebec, Valentin Delachaux (T°S3)
