Correction du 1ATD3.

La polyploïdisation

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Documents 1 et 2 :

 

 

Combien de chromosomes peut posséder l’espèce Spartina anglica ?

Pourquoi la méiose est-elle possible chez cette espèce, contrairement à Spartina townsendii ?

Les croisements entre un individu de l’espèce Spartina maritima et un individu de l’espèce Spartina alterniflora est possible, bien qu’il s’agisse de deux espèces différentes.  De ce fait, les individus hybrides issus de tels croisements sont stériles mais peuvent se reproduire via une reproduction asexuée. Ainsi, les individus de l’espèce S. townsendii sont bien stériles puisque la méiose est rendue impossible par la présence de chaque chromosome en un seul exemplaire.

Une succession d’événements comme ceux décrits par le document 2 permet d’expliquer l’apparition, à partir de Spartina townsendii, de l’espèce fertile S. anglica. Une non séparation lors d’une mitose incomplète aboutit à rétablir des paires de chromosomes homologues. Les méioses redeviennent alors possibles.

 

Ainsi S. anglica possède 2n = 122 chromosomes

 

 

Document 1 :

 

 

L’électrophorèse de l’ADN apporte une preuve de l’histoire de cette espèce.

L’électrophorèse proposée concerne les espèces S. alterniflora, S. maritima et S. anglica. Il apparaît que cette dernière possède des fragments d’ADN identiques aux deux premières espèces : elle possède bien à la fois le génome de S. alterniflora et de S. maritima.

 

Document 3 :

 

 

Quelle importance ont pu avoir les phénomènes de polyploïdisation chez les Angiospermes et les Animaux ?

Les événements de polyploïdisation connus sont très nombreux dans les lignées végétales. Un événement est actuellement connu dans la lignée des Mycètes et quelques événements dans les lignées animales. Il apparaît clairement que les événements de polyploïdisation ont été nombreux dans l’histoire évolutive des êtres vivants. Il s’agit donc d’événements qui ont joué un rôle important dans la diversification et l’évolution des êtres vivants.

 

 

Documents 1 à 3 :

 

Une hybridation suivie d’une polyploïdisation peut engendrer une diversification des génomes, sans mutation.

 

Dans les cas d’hybridation proposés, la polyploïdisation permet la mise en commun, l’utilisation et la transmission du patrimoine génétique de deux espèces à la base différentes. L’hybridation produit des individus avec des phénotypes qui leur sont propres par rapport mais sans que les génomes reçus ne soient modifiés. Ils ont juste été associés.

 

 

Synthèse :

Un individu est dit polyploïde s’il possède plus de deux jeux complets de chromosomes. Ainsi, par la combinaison d’au moins deux génomes existants, de nouvelles espèces apparaissent. Elles présentent des combinaisons de génomes originales et donc des caractéristiques nouvelles propres. De la diversification a donc été générée.

 

Le transfert horizontal de gènes

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Document 1 et 2 :

 

 

Mettre en évidence l’existence de transferts horizontaux de matériel génétique.

Un des arguments les plus forts en faveur de l’existence de transferts horizontaux de gènes est l’obtention d’arbres de parenté contradictoires. Des études génétiques (par exemple la recherche de séquences typiquement virales dans le génome humain) permettent également de les mettre en évidence.

 

L’électrophorèse de l’ADN apporte une preuve de l’histoire de cette espèce.

Deux mécanismes de transferts horizontaux de gènes sont illustrés ici : le transfert d’ADN libre dans le milieu et le transfert par voie virale. Ces deux mécanismes concernent aussi bien les Eucaryotes que les Procaryotes.

 

Document 3 :

 

 

Une meilleure connaissance de ces mécanismes fait-elle évoluer notre vision de l’évolution du vivant.

Une meilleure connaissance des mécanismes évolutifs nous permet de prendre conscience que toute l’histoire des êtres vivants ne se résume pas à leur histoire généalogique via la reproduction sexuée ; d’autres mécanismes peuvent intervenir (comme les transferts horizontaux) et complexifier la représentation que nous avons de l’histoire du vivant.

 

Document 1 à 3 :

 

 

Une diversification des génomes est possible sans mutation et sans reproduction sexuée.

Si un gène appartenant à un individu peut être transféré à un autre individu (de la même espèce ou non), intégré à son génome et transmis de manière stable à ses descendants, alors on peut affirmer que la diversification est possible sans mutation et hors reproduction sexuée.

 

Synthèse :

Un gène peut être transféré d’un individu à un autre, que ce dernier appartienne à la même espèce ou non. Nous connaissons actuellement plusieurs mécanismes expliquant de tels transferts, comme les transferts par voie virale. L’individu receveur subit donc une modification de son génome et son phénotype peut en être modifié.

L’importance de ces transferts semble variable puisque le génome humain contiendrait 10 % de séquences d’origine virale et le génome du maïs 50 %. Ces pourcentages, loin d’être anecdotiques, sont cependant une approche quantitative ; l’approche qualitative de l’importance évolutive des transferts horizontaux est beaucoup plus complexe.

Les gènes du développement et le plan d'organisation.

1atd3 mecanismes de diversification genes du developpement et plan d organisation1atd3 mecanismes de diversification genes du developpement et plan d organisation (748.64 Ko)

 

Document 1 :

 

Pourquoi  peut-on affirmer que les gènes du développement constituent une famille de gènes apparentés ?

Ce document s’intéresse à l’ensemble des êtres vivants présentant une symétrie bilatérale et appelés Bilatériens. Il existe des Bilatériens avec des plans d’organisation très différents (par exemple une Drosophile, un Poisson zèbre et une Souris). Néanmoins, ces êtres vivants partagent de nombreux gènes (dont les gènes homéotiques) impliqués dans la mise en place du plan d’organisation.

Ainsi se construit la notion de gènes communs permettant la mise en place de plans d’organisation différents.

Les gènes homéotiques conservent une organisation commune sur les chromosomes et leur position sur le chromosome est corrélée avec leur région d’expression dans l’axe antéro-postérieur.

Les couleurs communes indiquent qu’ils sont issus du même gène ancestral. Ainsi, au cours de l’évolution, des outils communs sont conservés, même si leur utilisation varie.

 

 

Document 2 :

 

Comment expliquer l’absence de pattes chez les Serpents ?

On compare les zones d’expression de deux gènes (hox-c8 et hox-c6) chez le poulet et chez le Python. On remarque que chez les poulets, les membres se développement en avant et en arrière des zones d’expression. Chez le Python, ces zones d’expression se chevauchent beaucoup plus et sont très étendues en particulier vers l’avant. Cette extension de la zone d’expression explique l’inhibition du développement des pattes antérieures. (L’absence de pattes postérieures implique d’autres mécanismes)

 

 

Documents 2 et 3 :

 

Le rôle des gènes du développement consiste à réguler l’expression d’autres gènes.

Les gènes du développement jouent un rôle très important en modulant l’expression d’autres gènes. Ainsi, dans le document 2, l’expression des gènes hox-c8 et hox-c6 inhibe l’expression de gènes impliqués dans le développement des pattes.

Dans le document 3, le gène Dll déclenche l’expression d’autres gènes impliqués dans le développement d’appendices alors que l’expression de Abd-A et Ubx inhibe l’expression de ces mêmes gènes.

 

 

Documents 1 à 3

 

Selon le biologiste François Jacob, « l’évolution procède comme un bricoleur ». Peut-on justifier cette affirmation ?

Il apparaît donc que les gènes architectes peuvent être vus comme des « outils » existant pour certains depuis longtemps. Par exemple, les gènes homéotiques existaient déjà chez l’ancêtre commun à la Drosophile et à la Souris. Cet ensemble commun de gènes permet néanmoins la mise en place de plans d’organisation différents (organisation du corps, nombre de pattes, présence ou non d’appendices…). Ainsi, il nous apparaît, a posteriori, que l’évolution a utilisé une « boîte à outils » mais de différentes façons, à la manière d’un bricoleur. Ces différents outils sont des gènes impliqués dans la régulation de l’expression d’autres gènes.

 

 

Synthèse :

La plupart des animaux, même éloignés phylogénétiquement, partagent des familles de gènes architectes. Ces gènes, impliqués dans la régulation de l’expression d’autres gènes, permettent la construction de plans d’organisation différents.

Ces gènes dérivent de gènes ancestraux communs et présentent de fortes homologies de séquences.

Les gènes du développement et la morphologie

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Document 1 :


Relation entre la forme du bec des Pinsons et les modalités d’expression du gène Bmp4.

Bmp4 s’exprime dans l’extrémité supérieure du bec chez tous les Pinsons du genre Geospiza mais de manière plus précoce chez certaines espèces (par exemple chez G. fortis) et tardive chez d’autres (par exemple chez G. scandens). L’intensité d’expression est plus forte chez certains Pinsons (par exemple chez G. magnirostris) que chez d’autres (par exemple chez G. conistris). Il apparaît donc que plus l’intensité d’expression de Bmp4 est précoce et intense, plus le bec est large et fort.

Hypothèse : l’expression plus importante de Bmp4 serait responsable d’une morphologie de bec large. D’où les expériences sur le poulet :

Les poulets sur-exprimant le gène Bmp4 ont un bec plus large et plus fort que les poulets non transgéniques ;

Les poulets sous-exprimant le gène Bmp4 ont un bec plus mince qu’un poulet non transgénique.

 

Comment expliquer que le gène Bmp4 soit exprimé chez le poulet ?

Le gène Bmp4 s’exprime chez le poulet car il s’agit d’un gène du développement (un gène architecte) que l’on retrouve chez de nombreux êtres vivants. Il n’est donc pas étonnant que ce gène, présent chez les pinsons, fonctionne également chez le poulet.

 

Document 2 :

 

Quel aspect de l’expression des gènes du développement est ici mis en évidence ?

De l’embryon à l’âge adulte, le développement d’un organisme peut être divisé en stades successifs. Nous nous intéressons ici à la succession des stades et à leurs durées relatives.

En comparaison avec le Cerf élaphe, le Cerf de Crète a la première phase de son développement beaucoup plus longue et la seconde phase qui a disparu. Le Cerf de Crète, bien qu’adulte, présente les caractères juvéniles du Cerf élaphe (par exemple, la petite taille).

La comparaison de minuscule Oursins du genre Hagenawia montre des différences morphologiques (en particulier sur la longueur du rostre) ; ces différences s’expliquent par des variations de durée des trois principaux stades du développement.

Ainsi, les gènes du développement responsables de la mise en place des organismes s’expriment avec des chronologies et des durées précises pour une espèce donnée. Des différences morphologiques entre individus ou espèces peuvent être dues à des variations dans la chronologie de l’expression des gènes.

 

 

Documents 1 et 2 :

 

 

 

Une variation de l’expression des gènes du développement peut être à l’origine d’une diversification des êtres vivants.

Le document 1 montre que des variations morphologiques peuvent s’expliquer par des variations d’intensité d’expression des gènes du développement ; le document 2 montre que des variations morphologiques peuvent s’expliquer par des variations chronologiques d’expression des gènes du développement. Ainsi, des variations d’expression des gènes du développement peuvent être à l’origine d’une diversification des êtres vivants.

 

Synthèse :

Comme les autres gènes, les gènes du développement s’expriment à un moment donné, dans certaines cellules, avec une certaine intensité et pendant un temps donné. Des variations des caractéristiques d’expression auront des incidences sur le développement des parties d’organismes touchés par ces gènes et modifieront les caractéristiques morphologiques des individus. Ainsi, des variations d’expression des gènes du développement peuvent être à l’origine d’une diversification des êtres vivants.

La symbiose.

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Documents 1 à 4 :

 

Justification de  la qualification de symbiose donnée aux différents exemples d’associations présentés ici.

Les mycorhizes sont des associations entre des champignons et des racines  de végétaux ; cette association est à bénéfice réciproque puisque les Champignons bénéficient des matières organiques élaborées par le végétal et que celui-ci voit sa capacité d’absorption d’eau et d’éléments minéraux augmentée par la surface développée par les mycéliums des Champignons.

Dans les trois autres cas, l’association entre les deux êtres vivants apporte un bénéfice réciproque (meilleure protection, meilleure nutrition).

 

Document 1 :

 

En quoi l’association avec un Champignon modifie-t-elle la plante ?

Un dispositif expérimental simple permet de mettre en évidence l’effet de la présence des Champignons sur la croissance d’un végétal. Ici, des plants de basilic sont divisés en deux lots, un lot planté dans une terre stérilisée et enrichie en Champignon à mycorhizes et un lot planté dans une terre stérilisée. La taille des plants de basilic est mesurée. Plus le temps de croissance augmente et plus la différence entre les plants mycorhizés et les plants non mycorhizés augmente ; les plants mycorhisés ont une croissance plus importante. Des observations des racines à la loupe ou au microscope permettent de visualiser le mycélium en association avec les racines.

 

Document 4 :

 

Quel comportement  de l’Anémone de mer est ici mis en évidence ? Quel peut être l’intérêt ?

Ce document étudie le comportement d’Anémones en symbiose avec des Algues ou non. Les Anémones sont des animaux de mer qui bien qu’adhérant à un support, possèdent la capacité de se déplacer.

Des Anémones, symbiotiques ou non, sont placées dans un aquarium dont une moitié est éclairée et l’autre non. Au début de l’expérience, 50 % des Anémones sont à la lumière et 50 % sont à l’obscurité. On observe le déplacement des animaux. Au bout de 14 jours, les Anémones non symbiotiques sont toujours réparties à part égale entre la partie éclairée et la partie à l’obscurité. En revanche, environ 98 % des Anémones symbiotiques sont du côté de la lumière. Il apparaît bien que l’association de l’Algue aux Anémones modifie leur comportement.

 

Documents 1 à 4 :

 

Montrez, que dans chaque cas présenté, le phénotype est modifié par l’association symbiotique.

Les associations entre êtres vivants peuvent :

- Modifier la croissance des partenaires ;

- Entraîner la production de nouvelles molécules ;

- Entraîner la production de nouvelles structures ;

- Entraîner la production de nouveaux comportements.

 

 

Synthèse :

Des associations entre êtres vivants peuvent permettre à ceux-ci de modifier leur croissance (cas des mycorhizes), de produire de nouvelles molécules (cas des Champignons des lichens), de produire de nouvelles structures (cas des Champignons en symbiose avec des fourmis), de produire de nouveaux comportements (cas des Anémones en symbiose avec des Algues). Par ces associations, de la diversité phénotypique est créée alors que le génomes des êtres vivants impliqués ne sont pas modifiés.

 

 

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