ts t2 tp5 doc élèves
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Mécanismesgénétiquesàl’originedeladiversificationdes
êtresvivantsTS_T2_TP5
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Exemple1– Modificationsphénotypiqueschezlesépinoches
Epinoche marin Epinoche lacustre
Cresko, W.A., et al. 2004 Parallel genetic basis for repeated evolution of armor loss in Alaskan threespinestickleback populations. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 101:6050-6055, Fig. 4, p. 6053
Comparaison:Lacomparaison desépinoches montrelaréduction trèsnettedes plaques osseuses surlesflancs etl’absence d’épines pelviennes chezles épinoches lacustres.Comme celles-ci peuplant leslacsactuellement proviennent depopulations d’épinoches marines ayantpeuplé leslacsformés àlasuitedelafontedelacalotteglaciaire,celatraduituneévolution phénotypique desépinoches lacustresenunedizaine demilliers d’années.
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• Analysegénétique
Exemple1– Modificationsphénotypiqueschezlesépinoches
Croisement entre formes parentales marine et lacustre, phénotype des hybrides F1 et génération F2 obtenues par croisement entre hybrides F1.
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• ExpressiondugènePitx1aucoursdidéveloppementdesépinoches• Parlaméthoded’hybridationinsitu,lesbiologistes ontrecherchéles endroits del’organismeoùonpeutdétecterlaprésenced’ARNmdugènePitx1 aucours dudéveloppement. Cesterritoiressont colorés enbleu aveclaméthodeutilisée.
Exemple1– Modificationsphénotypiqueschezlesépinoches
En haut, embryon d'épinoche marine ; en bas embryon d'épinochelacustre. A gauche région de la tête grossie. Pect = nageoire pectorale
Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks. Michael D. Shapiro1 et ali. Nature 428, 717-723.
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• Mutationd’uneséquencerégulatricedugènePitx1danslesnageoires• Pourdétectersideschangements dans uneséquence régulatricepouvaient êtreàl’origine duchangementmorphologique, ilsontréaliséune expériencedetransgénèse. Ilsontinjectédans desœufsd’épinoches lacustres,uneconstruction génétiquecomprenant larégion régulatrice« pel »des épinochesmarines, larégionpromotrice etlegènePitx1.Lafigureci-aprèsindique lesrésultatsobtenus.
• A : Epinoche juvénile transgénique. B : épinoche juvénile lacustra. C et D : gros plan sur la région pelvienne de ces épinoches.
Exemple1– Modificationsphénotypiqueschezlesépinoches
Adaptive EvolutionofPelvic Reduction inSticklebacks byRecurrent Deletion ofaPitx1Enhancer.Yingguang FrankChan etali.Science,327,2010, 302-305
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Exemple2– Absencedepatteschezlesserpents
Chezlesvertébrés possédant desmembres, commelepoulet, ceux-ci sedéveloppent enavantetenarrièred’une zonedélimitée parl’expression des gènesHox-C6etHox-C8.On acomparél’expression decesdeuxgènes homéotique chezlesserpents etchezlepoulet. Lesrésultatssontprésentés ci-dessous
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Exemple2– Absencedepatteschezlesserpents
TravauxdeMoisésMallo del’Instituto GulbenkiandeCiência (Portugal) :Enhaut,unsquelette normal desouris vu parradiographie.Enbas, lesquelette d’une souris dontlesgènesHox6ontétéactivésdans leszonesnormalement sans côtes.Lerésultatestspectaculaire:des côtesdepuis larégionducou jusqu’aubassin, àlamanière d’un squelettedeserpent...
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Exemple3– lesvariationsdeformedubecdespinsons
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En 2004, une équipe de l’université de Harvard a analysé l’expression de l’ARNm du gène Bmp4 (présent chez de nombreuses espèces d’animaux) dans la région de l’embryon à l’origine du bec. L’ARNm est détecté grâce à un marquage produisant une coloration noire sur des coupes de tissu observées au microscope optique.
Les résultats de leurs recherches sont présentés ci-contre : -A : phylogénie de six espèces de pinsons appartenant au genre Geospiza et forme de leur bec.-B : développement embryonnaire du bec (stade 26 = 4,5 jours) avec mise en évidence de l’expression du gène Bmp4
-C : Développement embryonnaire du bec (stade 29 = 5,5 jours) avec mise en évidence de l’expression du gène Bmp4.L’intensité de la couleur traduit l’intensité de l’expression du gène.
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Exemple3– lesvariationsdeformedubecdespinsons
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Modification expérimentale del'expression du gèneBmp4chezdesembryons depoulet de10jours
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Principedel’hybridationin-situ(H.I.S)
• RAPPEL:L'expressiondesgènes
L’H.I.Sesttrèsutilepourdétectersiungèneparticulierestexprimé,c’est-à-dires’ilyatranscription.• Eneffet;sionobservelaproductiond’ARNmessager(notéARNm)legèneestexprimé;ilestdonc«actif»danslacellule.
• RAPPEL:-Latranscriptionestlasynthèsedel’ARNmàpartird’unematriced’ADN,doncsousladirectiondecedernier.Unbrind’ARNmcomplémentaireaubrind’ADNcodantcommematricevaalorsêtresynthétisé.- Latraductionestlasynthèsed’uneprotéine(polymèred’acidesaminés)àpartirdel’ARNm.Lacelluledoittraduirelaséquencedebasesd’unemoléculed’ARNmenuneséquenced’acidesaminésappartenantàunpolypeptide(voirFigure1).
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Principedel’hybridationin-situ(H.I.S)
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• OnpeutvérifiersiunARNmestproduitenutilisantlatechniquedel’hybridationinsitu.
• Pourcefaire,onutiliseunesonded’ADNoud’ARNcomplémentaireàuneséquencedel’ARNmrecherché;
• c’est-à-direunecourteséquenced’acidesnucléiques(unacidenucléiquesecomposed’unsucre,d’un
• groupementphosphateetd’unebaseazotée).• Lasondeseliealorsàl’ARNmcorrespondantparhybridationetcommelasondeestmarquéeavecuncolorantcelapermetdelocaliserl’ARNmdansletissu(voirFigure2).Cettetechniquedémontrelaprésencedel’ARNm,celui-ciaétéproduitparlacellule.Onpeutalorsparlerde«gèneexprimé»carlegèneestactif:
• ilyaeutranscription.
Principedel’hybridationin-situ(H.I.S)
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Principedel’hybridationin-situ(H.I.S)
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Notiondefacteurdetranscriptionetdeséquencerégulatrice
Ungène,outresaséquence transcriteavecses exonsetintrons, comprenduneouplusieurs séquencesditescis-régulatrices quicontrôlent son expression.
Cesontdes séquences deplusieurs centaines depairesdenucléotides généralement, situées àdes distancesvariables delaséquence transcritesur lamêmemolécule d’ADN.Demanièrecomplexe ellesinterviennent surl’efficacité aveclaquelle l’ARNpolymérase débutelatranscription auniveaudu sited’initiation. Desmutationsd’uneséquencerégulatriced’ungènepeuvent affecterlatranscription dugène, lelieu, l’intensité aveclequel ils’exprime.Autrementdit,plus quedesmutations portantsurlaséquencecodantedes gènes,cesontdesmutations portantsurlesséquences régulatricesdesgènesdedéveloppement quipeuvent entraînerdeschangementsmorphologiques etanatomiques.