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La biodiversité intraspécifique

Objectif : écrire une article scientifique expliquant l’origine de la diversité des phénotypes des élytres au sein de la coccinelle arlequin, Harmonia axyridis, dite aussi coccinelle asiatique.

source : http://theconversation.com/en-rouge-et-noir-la-genetique-des-pois-de-la-coccinelle-104118
https://planet-vie.ens.fr/article/2570/genotype-au-phenotype-motifs-coccinelles-arlequins

Biodiversité qui apparaît au sein d'une même espèce.

Deux individus appartiennent à une même espèce si ils se ressemblent et si ils peuvent se reproduire entre eux et que leur descendance est fertile (peut elle même se reproduire).

Un gène à l'origine des pois des coccinelles ?

Document 1 : les différents phénotypes de la coccinelle arlequin

Document 2 : identification de la protéine responsable de la diversité des motifs des élytres des coccinelles arlequins

Le gène pannier a été découvert initialement chez la mouche drosophile dans les années 1980. En général les noms de gènes découverts se réfèrent, souvent avec un zeste d’humour, aux malformations corporelles visibles lorsque ce gène est muté. Pour le gène pannier, c’est la forme de l’embryon mutant similaire à un panier (pannier en anglais) qui a inspiré son nom aux généticiens qui l’ont découvert. Les chercheurs ont utilisé une technique de marquage moléculaire afin de révéler la localisation de la protéine produite par ce gène.

A partir des documents décrivez dans un premier paragraphe les différents phénotypes observés et dans un deuxième paragraphe proposez une hypothèse sur le gène à l'origine de ces phénotypes.

Une protéine est issue de l'expression d'un gène.

Toutes les cellules d'un organisme possèdent les mêmes gènes mais ne les expriment pas tous.

Localisez les zones d'expression du gène pannier et comparez les aux motifs des élytres de la coccinelles.

Que se passe t-il lorsque le gène pannier s'exprime ?

Qu'en déduisez-vous sur l'origine des différents phénotypes?


Décrivez vos observations et proposez une hypothèse sur l'origine des différents phénotypes.

Comparaison des séquences du gène pannier chez les différentes coccinelles.

• Ouvrir le logiciel anagène : Dossier simulation svt/physiologie humaine et génétique/anagene2


• Charger les gènes à étudier : fichier/ouvrir/ordinateur/doc H/votre classe/travail/SVT/gènes panniers : sélectionner les 4 fichiers. edi

• A l’aide du logiciel Comparer les séquences 2 à 2 (option alignement avec discontinuité)

• Rechercher les pourcentages d’identité entre les différentes séquences

• Conclure sur l’origine de la diversité des phénotypes des élytres.

Présentez votre comparaison des séquences du gène pannier chez les 4 coccinelles dans un tableau et concluez sur la nature des différences entre ces 4 séquences.

Les différences observées tendent-elles à montrer que ces 4 coccinelles ne possèdent pas le même gène ou simplement une version différente du gène ? Comment appelle-t-on des versions différentes d'un même gène ?

Les conséquences de séquences différentes :

Document 3 : contrôle de l’expression du gène panier.

Les séquences régulatrices (ronds colorés) sont situées juste en amont de la séquence codante du gène pannier (rectangle hachuré) Les zones de l’élytre, où l’ensemble séquences régulatrices – région codante s’activent, assurant la production de pigment noir dans les cellules concernées, sont colorées en gris.

Le profil d’expression du gène pannier est lui-même contrôlé par des séquences d’ADN dites régulatrices appartenant au gène pannier. Ces séquences régulatrices agissent comme des interrupteurs génétiques : elles activent le gène pannier dans différents territoires des élytres. De manière analogue, l’éclairage dans les différentes pièces d’une maison est contrôlé par de multiples interrupteurs, répartis dans les différentes pièces. Chaque interrupteur peut être activé indépendamment des autres, et donc l’éclairage de chaque pièce peut être contrôlé de manière autonome. Il en va de même pour l’expression des gènes : leur expression dans différents territoires cellulaires résulte de l’activation de multiples interrupteurs génétiques, indépendants les uns des autres. C’est la composition moléculaire en bases d’ADN (A, T, G, C) des séquences régulatrices qui dictent leur activité (là où elles sont actives). Lorsqu’une séquence régulatrice varie, son activité varie également.

Dans un nouveau paragraphe expliquez comment des séquences différentes peuvent expliquer les différents phénotypes observés dhez la coccinelle.

Précédemment vous avez mis en évidence que les différentes coccinelles possédaient des séquences légèrement différentes du gène pannier.

Vous savez aussi que les zones noires sur les élytres de la coccinelle correspondent à des zones où les cellules expriment le gène pannier.

D'après les informations apportées par le document comment expliquez vous que que des séquences différentes donnent des phénotypes différents.

Votre article est terminé, relisez le afin de vous assurer que tous les éléments sont présents :

  • premier paragraphe : vous avez présenté les différents phénotypes observés.

  • deuxième paragraphe : vous avez proposé une hypothèse sur le gène à l'origine de ces phénotypes.

  • troisième paragraphe : vous avez comparé dans un tableau les différentes séquences du gène pannier et vous avez donné un nom à ces différences.

  • quatrième paragraphe : vous avez expliqué de façon précise l'origine génétique des différents phénotypes des élytres des coccinelles au sein d'une même espèce.

Une attention particulière sera portée sur la mise en relation des différentes informations apportées par les différents documents.