CORRIGÉ DU CONCOURS de Rennes 2010 - Ma-prepas

CORRIGÉ DU CONCOURS de Rennes 2010
(école d’Audioprothésiste)
Biologie : correction réalisée par Mr LAIGNIER Laurent
(exercices I et IV)
Correction proposée et non officielle
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Exercice I
1) On appelle molécules homologues, des molécules dont leurs séquences (protéiques ou
nucléotidiques) présentent des similitudes (même élément à une position donnée dans la
séquence). Ce sont des molécules apparentées appartenant à une même lignée évolutive
issue d’une molécule ancestrale par accumulations de mutations mais n’ayant plus
nécessairement la même fonction.
On appelle famille multigénique, un ensemble de gènes dont on pense qu’il provient d’un
gène ancestral qui se serait dupliqué et dont chaque copie aurait plus ou moins divergée
sous l’action des mutations et/ou transposition.
2) Le document 1 est notre document de référence, c’est un modèle proposé pour illustrer
l’histoire évolutive qui a conduit aux gènes qui codent la lactico-déshydrogénase chez
l’Homme.
Ce modèle propose deux duplications à partir d’un gène ancestral. La première duplication,
plus ancienne, donne deux gènes. Un des deux subit des mutations sur une très grande
durée. Celles-ci sont à l’origine du gène LDH-B.
La deuxième duplication, plus récente, conduit à deux gènes. Ces derniers subissent des
mutations sur une plus courte durée et sont à l’origine des gènes LDH-C et LDH-A.
Est-ce que l’analyse des documents permet de valider ce modèle ?
La comparaison des séquences des 26 acides aminés montre 17 à 19 ressemblances. On ne
peut pas attribuer ces ressemblances au hasard et s’expliquent si les trois gènes dérivent
d’un gène ancestral par deux duplications.
Les différences ne peuvent s’expliquer que par des mutations indépendantes faisant suite
aux duplications. On considère que les duplications sont d’autant plus récentes qu’il y a
moins de mutations c'est-à-dire moins de différences de séquences.
On peut établir un tableau des différences de séquence des LDH :
LDH-A
LDH-B
LDH-C
0
9
7
LDH-A
0
12
LDH-B
0
LDH-C
L’analyse de ce tableau montre que les LDH-C et LDH-A présentent moins de différences
entre elles (7 différences) qu’avec la LDH-B (12 et 9 différences).
Grâce à ce résultat, la seconde duplication la plus récente a conduit aux gènes LDH-C et LDHA. Ceci est en accord avec le modèle proposé sur le document 1.
On constate que la LDH-B présente un nombre de différences donc de mutations plus
important (12 ou 9) ce qui nous amène à conclure que la première duplication, la plus
ancienne, conduit au gène LDH-B. Ceci est en accord avec le modèle proposé sur le document
1.
L’analyse du document 2b) montre que le gène LDH-B est situé sur le chromosome 12.
On constate sur ce même document que les gènes LDH-A et LDH-C sont situés sur le
chromomose 11. La seconde duplication, la plus récente, est donc suivie par une
transposition, c'est-à-dire un déplacement, sur un même chromosome.
Ceci est en accord avec le modèle proposé sur le document 1.
3) La séquence des polypeptides codés par ces gènes (document 2b) montre que sur les 26
acides aminés des LDH-A pris comme référence, la LDH-B en présente 17 identiques, la LDH-C
en présente 19 identiques. On constate également que la LDH-B et La LDH-C possèdent 14
acides aminés identiques.
On peut établir les pourcentages de ressemblances entre ces polypeptides : 73,1% entre
LDH-A et LDH-C, 65,4% entre LDH-A et LDH-B, 53,9% entre LDH-C et LDH-B.
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Cette grande similitude entre les trois séquences conduit à dire que les gènes codant pour
ces polypeptides sont homologues et sont issus de la duplication d’un gène ancestral,
conformément au modèle proposé. Donc on peut considérer, d’après la définition donnée
dans la première question, que les trois types de LDH sont des molécules homologues.
Les différences entre les séquences suggèrent qu’il y a des mutations après les duplications.
Mais il y a eu également une transposition. Les ressemblances entre les trois types de LDH ne
sont pas dues au hasard. Donc, d’après la définition exposée lors de la première question, les
trois types de LDH appartiennent à une famille multigénique.
Exercice IV
Le but de cet exercice est d’exploiter les résultats expérimentaux de deux croisements afin de
montrer comment est déterminée génétiquement la couleur du pelage chez la souris.
On peut émettre l’hypothèse suivante : la couleur du pelage est gouvernée par un seul gène. Les
résultats de deux croisements effectués chez la souris sont étudiés pour confirmer ou infirmer cette
hypothèse.
Dans le premier croisement, les souris sont de lignées pures et ne différent que par un seul caractère,
la couleur du pelage. Le croisement d’une souris au pelage noir et d’une souris au pelage blanc
donne une descendance uniforme F1 constituée d’individus exclusivement au pelage noir.
Si l’on considère que la couleur du pelage est gouvernée par un seul gène, il doit exister deux formes
alléliques pour ce gène : un allèle responsable du pelage noir et un allèle responsable du pelage
blanc. Les individus F1 ont reçu un allèle différent de chacune des deux souris. Or, seul s’exprime
l’allèle responsable du pelage noir. On peut donc dire, dans ce cas, que l’allèle codant pour la
couleur noire est dominant sur l’allèle codant pour la couleur blanche. Les résultats du premier
croisement peuvent s’interpréter par l’existence d’un couple d’allèles correspondant à un seul gène.
Est-ce le cas du second croisement ?
Le second croisement est réalisé entre une souris F1 au pelage noir et une souris blanche de lignée
pure. Si l’on s’appuie sur l’hypothèse énoncée dans l’introduction et les résultats du croisement
précédent, on peut dire que les individus F1 sont des hybrides capables de fabriquer deux types de
gamètes dans les mêmes proportions : 50 % de gamètes porteurs de l’allèle codant pour le pelage
noir et 50% de gamètes porteurs de l’allèle responsable du pelage blanc. La souris 3 de lignée pure
transmet uniquement l’allèle responsable du pelage blanc. D’après les rapports de dominance, celuici ne doit pas s’exprimer dans le phénotype de la descendance. On s’attend à obtenir des individus
dont le phénotype correspond en proportion aux pourcentages des allèles transmis par les individus
F1 c'est-à-dire 50% d’individus au pelage blanc et 50 % d’individus au pelage noir.
On constate d’après les résultats obtenus lors du second croisement que les prévisions sont
conformes pour les individus au pelage blanc mais pas pour ceux au pelage noir. En effet, on obtient
25% de souris noires et 25% de souris au pelage brun au lieu de 50% de souris au pelage noir.
L’apparition d’un nouveau phénotype, le pelage brun, ne peut s’expliquer que par l’existence d’au
moins un autre gène.
Les résultats du second croisement entre un hybride de première génération et une souris blanche
de lignée pure conduisent à rejeter l’hypothèse formulée : la couleur du pelage n’est pas gouvernée
par un seul gène mais par au moins deux gènes.
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