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TD: Séquencer le génome pour reconstituer l’histoire d’Homo Sapiens

Dans ce travail nous allons chercher à comprendre ce que nous apprennent les génomes d'humains disparus sur l'Histoire de l'Humanité.

Les progrès réalisés dans le séquençage du génome humain ont permis des progrès dans la connaissances du fonctionnement du génome mais aussi dans l'histoire de la lignée humaine• Par la comparaison des génomes de groupes actuels et passés, il est possible de:
- retracer les migrations passées
- reconstituer ou de préciser des phylogénies, c’est-à-dire les liens de parenté entre ces groupes.

Ces données viennent compléter d’autres sources d’informations comme les restes fossiles en particulier.

Retracer les migrations grâce à la génétique

L'apport de la génétique est le suivant : lors des migrations, un groupe d'humains qui s'en va n'emporte qu'une partie de la diversité génétique de sa population d'origine. Au contraire, dans des populations sédentaires depuis longtemps la diversité génétique a eu le temps d'apparaître.

D'après ces informations quel est le berceau de l'humanité? Justifiez votre réponse.

Amérique du sud
et centrale

Afrique

Europe

ERREUR! La population originelle est celle qui a la plus grande diversite genetique = la plus grande diversité allelique

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Ainsi les données génétiques couplées aux données paleontologiques ont permis d'établir que tous les homo sapiens (Homme moderne actuel) proviennent d'Afrique (Théorie de Out of Africa) où ils étaient présents il y a 200 000 ans .

Ces homo sapiens archaiques ont migrés.
Il y a 40.000 ans Homo sapiens archaique quitte le Proche-Orient pour l'Europe, il y rencontre un Homo neandertalensis remarquablement adapté depuis au moins 160.000 ans. Durant dix millénaires, les deux espèces se côtoient, puis la plus ancienne, néandertale, pour des raisons non élucidées disparaîtra.

Le principe phylogénétique

Plus des espèces partagent de caractères en commun (anatomiques, embryologiques, moléculaires) plus leur lien de parenté est étroit, plus leur ancêtre commun est récent. On représente ces parentés à l'aide d'arbres phylogénétiques.

Retracer les parentés grâce à la génétique

exemple

exemple d'un arbre de parenté entre 3 espèces E1, E2, E3



  • Les 2 représentations sont équivalentes
  • E1 et E2 présentent le plus de similitudes : elles ont le lien de parenté le plus étroit, partagent l'ancêtre commun le plus récent : A2
  • E3, présente moins de similitudes avec [E1, E2], elle a, avec les autres espèces, un lien de parenté moins étroit, un ancêtre commun plus ancien : A1

Les ancêtres communs sont des espèces hypothétiques, non connues, ils marquent les nœuds évolutifs , la séparation des lignées de 2 espèces différentes, leur apparition est produite par l'apparition d'innovations génétiques, de mutations

Phylogénie et paléogénétique

La paléogénétique (séquençage des ADN fossiles) peut contribuer à l'établissement de liens de parentés.
L’ADN évolue au cours du temps sous l’effet des mutations. Or, celles-ci se réalisent spontanément et à un rythme régulier (sauf conditions exceptionnelles). Selon ce principe, on peut donc considérer que plus deux séquences génétiques sont similaires entre deux espèces, plus ces deux espèces ont un ancêtre commun récent.
En utilisant la fréquence des mutations au cours du temps, on peut même estimer l’âge de cet ancêtre commun.
Le séquençage des génomes fossiles permet ainsi reconstituer des arbres de parentés fondés sur le principe phylogénique.

Le séquençage d'ADN fossile...

MODE D 'EMPLOI !

Exercice commente

Dans cet exemple, on compare les séquences d'un gène présent chez 3 espèces de primates : on obtient un tableau (ou MATRICE) de comparaison en % de SIMILITUDES.


Réaliser l'arbre de parenté entre ces trois espèces.

= chimpanzé

= Macaque

Solution

Tous les % sont élevés --> ces 3 espèces présentent de forts liens de parenté, partagent des AC récents

L'Homme et le chimpanzé présentent le % de similitudes le plus élevé --> ils ont le lien de parenté LE PLUS ÉTROIT, l'Ancêtre commun LE PLUS RÉCENT (AC1)

Le macaque présente avec les 2 autres espèces un % de similitudes plus faible --> il partage avec l'Homme et le chimpanzé un lien de parenté moins étroit, un ancêtre commun PLUS ANCIEN (AC2)



Les FOSSILES DE DENISOVIA ONT FAIT AVANCER LES CONNAISSANCES...

La grotte de Denisova se trouve dans le massif de l’Altaï en Russie, à proximité des frontières avec la Chine et la Mongolie. Depuis 2008, des chercheurs ont exhumé dans la grotte de Denisova des ossements ...

La grotte


Ces quelques ossements datés sur une période comprise entre -30000 et

– 50000 ans, ont confrontés les paléoanthropologues à un paradoxe.
Au cours d'une leçon au Collège de France du 27 octobre 2015 , le paléoanthropologue Jean-Jacques Hulin s'est exprimé ainsi au sujet de ces "dénisoviens" : "on ne sait rien de leur anatomie, à part qu'ils ont des dents un peu bizarres" car leUr morpholgie était différente de celle de Néanderthal ou Homo Sapiens...

Proposez une méthode permettant d'établir des parentés entre ces espèces. Vous préciserez les données complémentaires dont vous avez besoin ainsi que le résultat que vous attendez.

Solution à recopier

En 2008, les scientifiques se sont alors interrogés sur la parenté de ces fossiles avec Néandertal et Homo sapiens (Homme moderne = nous).


On va réaliser une comparaison de séquence ADN extrait des ossements avec les séquences de l’ADN mitochondrial d’Homo sapiens et d’Homo neanderthalensis, par exemple avec le logiciel Geniegen2 . En plus de la séquence d'ADN de denisoviens, nous aurons donc besoin de ces deux autres séquences.

Si les pourcentage de similitude sont importants cela signifie que ces espèces sont

Dans Geniegen2 (logiciel en ligne) télécharger la séquence suivante





Alignez les séquences (onglet ACTION) et réalisez le tableau de comparaison (onglet AFFICHAGE). A partir de ces données, tracer l'arbre phylogénétique correspondant.





RAPPELS ADN MITOCHONDRIAL

Les mitochondries ont donc leur propre génome : le génome mitochondrial.

Les mitochondries sont des organites composant les cellules eucaryotes (domaine regroupant les organismes dotés d’un noyau cellulaire) permettant notamment la respiration cellulaire, phénomène produisant de l’énergie. Les mitochondries sont également appelées les usines énergétiques de la cellule.

Les mitochondries sont exclusivement (ou presque) transmises par la mère (par le cytoplasme de l'ovocyte); ce qui rend l’ADN mitochondrial particulièrement intéressant pour la biologie évolutive.

Également, lors d’analyses sur des échantillons environnementaux ou endommagés, l’ADNmt reste le bon choix. En effet, la cellule eucaryote contient en général deux copies de l’ADN nucléaire contre des centaines voire des milliers pour l’ADNmt!

Outre l’avantage du nombre, l’ADN mitochondrial (ADNmt), qui est d’héritage presque uniquement maternel, a l’intérêt d’être garanti contre les recombinaisons entre chromosomes paternels et chromosomes maternels existant au sein de l’ADN nucléaire.

L’ADN mitochondrial permet ainsi de pister l’histoire évolutive sans le brouillage des recombinaisons. Avec la limite, toutefois, que cette histoire évolutive reste cantonnée à une histoire essentiellement maternelle.


mais Voici les résultats qu'ils ont obtenus lorsqu'ils se sont interesséS a l'ADN Nucleaire

Les résultats peuvent donc varier en fonction des molécules étudiées...d'où la nécessité de multiplier les études et confronter les arguments pour valider une hypothèse...aux vues des différentes données qu'ils possèdent, les scientifiques ont validés cette version! les Dénisoviens partagent un ancêtre commun avec les Néandertaliens

Denny apporte de nouvelles informations et fait sa revolution


LE 22 AVRIL 2018 une équipe publiait les résultats du séquençage de Dénisova 11, alias Denny. A propos de ces résultats , la paléogénéticienne du Francis Crik Institute , Pontus Skoglung déclarait " c'est probablement la personne la plus fascinante qui ait jamais eu son génome séquencé".

Lisez l'article
pour comprendre
cette révolution!

Des empreintes génétiques néandertaliennes sont aussi présentes dans le patrimoine génétique actuel....encore une marque d'hybridation

...et il existerait Un lien entre résistance au covid et gene neandertalien...

Cliquez sur la flamme pour en savoir davantage....

D'autres traces d'hybridation...

l'enquete continue...au fil des decouvertes

Ecoutez...

thanks

Denny fait sa revolution


A partir de l'étude des documents et de vos connaissances , identifier des arguments confirmant les éléments au sujet du métissage (hybridation) de Denny présentés dans le document de référence.

LE 22 AVRIL 2018 UNE ÉQUI PE DE SCIENTIFIQUE PUBLIAIT les résultats du séquençage de Dénisova 11, alias Denny. A propos de ces résultats , la paléogénéticienne du Francis Crik Institute , Pontus Skoglung déclarait " c'est probablement la personne la plus fascinante qui ait jamais eu son génome séquencé".

AIDE

Identifier l'hybridation qui est à l'origine de Denny (hybridation = croisement entre deux espèces).

Identifier le type d'ADN qui est analysé dans chaque document et à son origine


Expliquer l'origine du paradoxe auquel sont confrontés les paléoanthropologues justifiant l'expression "dents bizarres".

AIDE

Cependant, ces quelques ossements datés sur une période comprise entre -30000 et

– 50000 ans, ont confrontés les paléoanthropologues à un paradoxe.
Au cours d'une leçon au Collège de France du 27 octobre 2015 , le paléoanthropologue Jean-Jacques Hulin s'est exprimé ainsi au sujet de ces "dénisoviens" : "on ne sait rien de leur anatomie, à part qu'ils ont des dents un peu bizarres" car leir morpholgie était différente de celle de Néanderthal ou

Retrouver la période de datation des ossements

Trouvez à quelle espèce on peut rattacher la molaire dénisovienne

Comparez les périodes.