T1A – Chap 2 Des mécanismes de diversification du vivant SVT – TS

Les mutations ainsi que le brassage génétique associé à la méiose et à la fécondation sont des facteurs de diversité au sein d’une espèce. Cependant, de nombreux autres mécanismes de diversification du monde vivant existent, qui sont à l’origine de la biodiversité à ses différentes échelles (génétique, spécifique et écosystémique).

Quelles sont, au-delà des mutations et du brassage génétique, les modalités de diversification du monde vivant ?

1. Des modifications du génome

Comment une espèce se diversifie-t-elle sans mutation ou brassage génétique ?

Objectifs □ comprendre comment des espèces végétales peuvent apparaitre par hybridation suivie de polyploïdisation, □ définir le transfert horizontal de gène et sa conséquence

1.1 La polyploïdisation

Répondez aux questions 1 à 3 p 36 du livre. Quelles semblent être les lignées les plus concernées par ce phénomène de polyploïdisation ?

1.2 Le transfert horizontal de gènes

A l’aide du document ci-dessous, expliquez l’origine de la diversité observées chez les nématodes. Document : des transferts de gènes entre espèces Chaque génération reçoit ses gènes de la précédente : une cellule qui se divise transmet ses gènes aux descendantes, deux parents les transmettent à leur enfant, etc. Mais des gènes transitent parfois entre individus d’espèces différentes : on parle de transfert horizontal. Si les gènes transférés sont avantageux, les descendants du receveurs seront sélectionnés. Actuellement, le séquençage des génomes révèle de nombreux gènes issus de transferts horizontaux. Ces derniers représentent même plus du tiers de certains génomes bactériens. Les mécanismes de ces transferts, mal connus, seraient accidentels, liés à des virus (qui utilisent les cellules qu’ils infectent pour répliquer leur génome) ou à des fragments d’ADN libérés hors de cellules blessées ou en cours de digestion par un prédateur. La coexistence entre espèces, quelle que soit leur parenté évolutive, favorise ces transferts : des bactéries parasites d’animaux peuvent acquérir les gènes de leurs hôtes ou un champignon peut devenir pathogène en acquérant un gène de toxine d’un autre parasite. Les transferts diversifient donc les propriétés des espèces et en modifient le mode de vie. Même peu fréquents, ils finissent par avoir un rôle évolutif majeur.

Les nématodes sont des animaux très fréquents dans le sol. Certains d’entre eux se nourrissent de racines de plantes et peuvent digérer la cellulose qu’elles contiennent, contrairement à la plupart des autres animaux. L’enzyme leur permettant de digérer la cellulose est produite à partir d’un gène d’origine bactérienne.

2. Modifications dans l’expression du génome (TP)

Comment un même ensemble de gènes peut-il aboutir à des organismes différents ?

Objectifs □ comprendre que la diversité peut résulter de variations dans la chronologie, la localisation et l’intensité d’expression de gènes communs comme ceux du développement.

Analysez les trois documents ci-dessous pour déterminer l’origine de la diversité observée.

Document 1 : l’expression du gène de développement BMP4 chez les pinsons On analyse ici l’expression de l’ARNm du gène homéotique Bmp4 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.

Document 2 : l’expression des gènes HOX-C6 et HOX-C8 chez le poulet et le serpent Chez les vertébrés tétrapodes possédant des membres, il existe plusieurs types de vertèbres. Alors que les vertèbres thoraciques portent des côtes, les vertèbres cervicales et lombaires en sont dépourvues (tout comme les vertèbres caudales pour les animaux possédant une queue). Les serpents sont caractérisés, quant à eux, non seulement par l’absence de pattes, mais aussi par la présence de côtes sur toute la longueur de la colonne vertébrale (photo ci-contre).

Radiographie d’un serpent (crotale) mettant en

évidence son squelette

Chez les vertébrés possédant des membres, comme le poulet, ceux-ci se développent en avant et en arrière d’une zone délimitée par l’expression des gènes Hox-c6 et Hox-c8. Chez les serpents, la zone d’expression de ces deux gènes est très étendue vers l’avant. Remarque : l’absence des membres postérieurs implique d’autres gènes du développement, non présentés ici.

Comparaison de l’expression de deux gènes Hox chez le poulet et le python

Document 3 : l’expression de certains gènes du développement chez le chien Il existe actuellement plus de 400 variétés ou « races » de chien. Bien que morphologiquement très divers, tous sont potentiellement capables de se reproduire avec une autre variété et les analyses moléculaires montrent que les différences génétiques sont très faibles entre les variétés. Des études se sont intéressées à la morphologie du crâne, et notamment du museau, au cours du développement post-embryonnaire de différentes chiens. Les variations dans la morphologie du squelette résulteraient de modifications dans la durée de l’expression de l’expression de gènes impliqués dans le développement.

Comparaison de la taille du museau de quelques chiens

3. Diversification sans modification du génome

Comment des individus génétiquement identiques peuvent-ils être très différents et comment les comportements peuvent-ils être une source de diversité ?

Objectifs □ connaître des mécanismes aboutissant à une diversification des espèces sans passer par une

modification du génome, □ savoir ce qu’est une symbiose et ce à quoi elle aboutit pour les individus concernés, □ savoir que la transmission de comportements est source de diversité

3.1 La symbiose

Pour chaque symbiose des pages 40 et 41, répondez aux deux questions suivantes : Déterminez les protagonistes de la symbiose et l’avantage pour chacun deux individus. L’association symbiotique provoque une diversification des phénotypes. Déterminez les modifications

phénotypiques acquises grâce à l’association symbiotique.

3.2 L’acquisition et la transmission de comportements nouveaux

Répondez aux questions 1 à 3 p42 du livre.

c refaire les schémas c faire des exercices : ð exercice 4et 5 p49 ð exercice 6 p49

c s’entrainer à la partie 2.1 du bac : ð lc.cx/gNjx ð lc.cx/gNjM

c s’entrainer à la partie 2.2 du bac : ð lc.cx/gNjQ ð lc.cx/gNjW