Tara Oceans : découverte de plus de 100 millions de gènes issus du monde marin

L'expédition Tara Oceans (2009-2013) a permis de collecter des échantillons de plancton dans tous les océans du globe à bord de la goélette Tara, et d'établir des catalogues d'espèces et de gènes à une échelle jusqu'alors jamais entreprise. Poursuivant l'analyse et l'exploitation de la plus grande base de données établie sur l'écosystème planctonique, les équipes du CEA, CNRS, EMBL et ENS, entre autres¹, viennent de franchir une nouvelle étape en analysant l'expression de plus de 100 millions de gènes appartenant à des organismes complexes allant des algues microscopiques aux petits animaux planctoniques. Ces équipes ont montré que des gènes très différents s'expriment selon la température de l'eau ou la concentration en nutriments des zones océaniques étudiées. La moitié de ces gènes est inconnue, ce qui indique que l'océan, étant déjà un formidable réservoir de biodiversité, recèle en même temps un énorme potentiel de fonctions génétiques à découvrir. En utilisant des méthodes d'isolement et de caractérisation de cellules isolées, les chercheurs ont pu explorer plus spécifiquement le rôle des gènes présents dans ce compartiment peu étudié, incultivé mais très abondant du plancton, premier maillon d'une longue chaîne alimentaire. Ces résultats font l'objet de deux articles publiés dans la revue Nature Communications les 22 et 25 janvier 2018.

---

---

© Christian SARDET/Tara Océans/CNRS Photothèque

Protistes et larves planctoniques

Les premiers hommes modernes découverts hors d'Afrique

La sortie d'Afrique de notre espèce Homo sapiens vient d'être repoussée d'au moins 60 000 ans par rapport à ce que l'on pensait jusqu'à présent. C'est la découverte faite par une équipe internationale impliquant une trentaine de scientifiques, dont des chercheurs de l'Institut de recherche sur les archéomatériaux (CNRS/Université Bordeaux Montaigne/UTMB/Université d'Orléans), du Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (CNRS/CEA/UVSQ) et du laboratoire De la Préhistoire à l'actuel : culture, environnement et anthropologie (CNRS/ministère de la Culture/université de Bordeaux). Les résultats sont publiés le 26 janvier 2018 dans Science.

§ comment connaître la composition de la terre en profondeur ?

2.1.2 : Sismologie

Sismologie = étude des tremblements de terre = secousses telluriques

A1 : Principes de sismologie / graphes

© \sismologie.odg

Diapo \Sismologie.odp

ressort

schématisation : http://www.biologieenflash.net/sommaire.html → géologie interne → séismes

téléchargement seismic waves : http://bingweb.binghamton.edu/~ajones/SeismicWavesSetup.exe

Ondes, épicentre [epi = autour], hypocentre = foyer
réflection & réfraction des ondes => discontinuité
la vitessse des ondes est modifiée en fonction du milieu => différentes vitessse = différents milieux

sismographe vertical http://techno-science.net/illustration/Autres/Volcans/schema-sismographe.jpg

sismographe horizontal http://pst.chez-alice.fr/svtiufm/crpe/images2/g994.gif

sismographe photo : http://tbn0.google.com/images?q=tbn:qvFHUhTVQYa58M:http://tpevolcan.site.voila.fr/image001.jpg

sismographe, sismogramme :  instrument de mesure équipé d'un capteur des mouvements du sol, le sismomètre, capable de les enregistrer sur un support visuel, le sismogramme : http://blog.crdp-versailles.fr/svtjbc/index.php/post/20/10/2010/Comment-est-trac%C3%A9-un-sismogramme

sismographe = appareil qui enregistre les séismes

sismogramme = résultat de l'enregistrement

Différentes ondes sismiques :

P = premières, compression, longitudinales, ralentie si le milieu est plus ductile (mou)

S = secondes, cisaillement, transversales, ne se propagent pas dans les liquides

(L et R = Love et Raleigh, ondes de surface)

Hodochrone, hodographe [chemin ; temps] : http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/geosciences/geodyn_int/sismo/ondevol/ondevol.html

hodochrone = [onde ; temps] raies sismiques à travers le globe

Tomographie sismique [coupe ; décrire]

 : http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/svt/cgaulsvt/travaux/tomoweb/

http://eduterre.ens-lyon.fr/eduterre-usages/formations/jamstec-tomo/jamstec-tomo

http://www.jamstec.go.jp/pacific21/en/index.html

→ propagation des ondes sismiques => discontinuités + nature du milieu
discontinuités : Moho (0-10km sous océans ; 30-70 km sous cont)

LVZ (100-120km) ; Lehman (2900km) ; Gutenberg (5100km)

Lithosphère = croûte + manteau supérieur.
Asthénosphère = manteau moyen

§ Comment expliquer la diversité des allèles ?

selon choix de comparaison simple ou avec discontinuité sous Anagène :

Tableau de comparaison des identités des globines obtenu par alignements avec discontinuité :

% identités	Béta	Alpha1	Delta	GammaA
Béta	100	59.4	92.6	75.9
Alpha1		100	59.7	58.3
Delta			100	76.1
GammaA				100

Tableau de comparaison des différences des globines obtenu avec comparaison simple :

% différences	Béta	Alpha1	Delta	GammaA
Béta	0	40,6	7.4	24.1
Alpha1	68.9	0	70.0	70.7
Delta	7	69.0	0	23.9
GammaA	24.1	69.7	23.9	0

→ groupes emboîtés

A4 : Etude de la famille des gènes des globines / do©

© globines.odg

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/biodiversite/duplication.html

http://www.chups.jussieu.fr/polys/biochimie/SFbioch/POLY.Chp.3.6.html

http://librairiedemolecules.education.fr/outils/pevf/pe1_982/classes/cl1l_fm.htm

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/genes_et_genomes/globine.html#bottomofpage

http://www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/mecanismes/globines/html/synthese.htm

Quelle est la composition de la terre ?

A4 : modélisation des cristaux /sites

modélisation structures moléculaires minérales par Merkel : http://www.le.ac.uk/eg/spg3/atomic.html bn

modélisation des formes cristallines: http://webmineral.com/crystall.shtml

glaucophane : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Glaucophane

calcite : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Calcite

librairie de molécules :

quartz : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=242

aragonite : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=246

feldspath : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=245

olivine : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=244

atlas de cristallologie : http://www.mineralogie.org/base-de-donnees-p1-2.htm

structure cristalline

A5 : expériences de cristallisation / microscope

Échantillons évaporites CuSO4, FeSO4, NaCl cristallisés à différentes vitessse / évaporation différenciée

évaporation sel entre lame et lamelle :

solubilité : 357 g·L^-1 (eau, 0 °C),

358,5 g·L^-1 (eau, 20 °C),
380,5 g·L^-1 (eau, 80 °C),
391,2 g·L^-1 (eau, 100 °C),
0,65 g·kg-1 (éthanol, 25 °C),

donc combien¹ faut-il de sel pour faire 10 mL d'eau saturée en sel à 20°C ?

cristallisation vanilline :

http://www.didiersvt.com/cd_1s/html/c4/c4a4p2.htm

https://vimeo.com/66512685

http://44.svt.free.fr/jpg/vanilline.htm

http://tp-svt.pagesperso-orange.fr/vanill.htm

http://pst.chez-alice.fr/svtiufm/roches.htm

§ comment connaître la composition de la terre en profondeur ?

1 Il faut 358,5 g/L * 0,001 * 10 = 3,5g

les 12 se sont rencontrés
ils ont la "clef" en main
si accord de la direction
CPE & Directeur ont la liste
TO DO List:

• 6 nichoirs
• 6 mangeoires
• 6 abreuvoirs
• 5 séparations en grillage de 1/1.8 m
• 6 tiroirs sol

Quelle est la composition de la terre ?

A1 : Observation de lames minces de roches magmatiques / microscope

tableau récapitulatif Dijon (doc) : minéraux.ac-dijon.odt

TP observation de roches :

réaliser une fiche d'identification© de chaque roche (granite, basalte, gabbro, péridotite) :

1. observer à l'oeil nu : aspect général : couleurs, structure, minéraux reconnaissables
2. observer les lames minces au microscope : structure de la roche : grenue, microgrenue, microlithique et minéraux en présence -> dessin
3. en déduire la composition chimique de chaque roche dans les documents présents -> tableau

pour apprendre à reconnaître les minéraux et roches : manuel p.398-399

clef de détermination Tlse (html) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/segui/mineralogie/fiche.htm

clef avec dessins et photos : http://www.geologues-prospecteurs.fr/documents/mineraux/images/3.pdf

clef de détermination Oehmichen (pdf) : http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=identification+min%C3%A9raux+microscope&source=web&cd=1&ved=0CCUQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.lyc-oehmichen.ac-reims.fr%2Fcontenu%2Fdiscipline%2Fsvt%2F01_Pour_Observation2%2FIdentification_des_mineraux.pdf&ei=ih9kUP_rKorM0AWbjoCoCg&usg=AFQjCNHuA10fkEWvcu9xBWoHpXz13EnO9Q

ou : https://www.morandsvt.fr/TS/methode/fichemin.pdf

collection de lames minces : http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/photossql/photos.php?TopicID=Lames

atlas rocks & minerals / Ratajeski : http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/mainmenu.html

atlas minerals / Siddall, London : http://www.ucl.ac.uk/~ucfbrxs/PLM/PLMhome.html

Mineralogy Database : http://webmineral.com/

atlas de minéraux : http://www.brocku.ca/earthsciences/people/gfinn/minerals/database.htm

atlas de lames minces Minéraux et roches / Aubry, Caen : http://www.etab.ac-caen.fr/discip/geologie/Micropol/index.html

FT fournies au TP de Bac (ECE) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=1&sm=1

article de minéralogie au microscope polarisant : http://www.svt-monde.org/spip.php?article26

lames minces de roches : http://hcp-medias.com/rubrique.php?rub=2&lie=251&p=0

Roches et sites geotectoniques : http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt/ressourc/rescien/petro/Micros/micro1.html

tableau de lames minces : http://soleil.petit-pied.net/lames%20minces%20roches%20eruptives.htm

Le CRPG (Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques, : http://www.crpg.cnrs-nancy.fr/Science/Collection/index.html

Achtung : exam TP dans 2 ou 3 semaines !

Projet perruches : réunion ce soir !

§ Comment expliquer la diversité des allèles ?

test cross dragons : http://www.espace-sciences.org/sites/espace-sciences.org/files/documents/animations-en-ligne/biologie/dragons/mendel.swf

prenez des notes !

A2 : Trois mécanismes génétiques / article scientifique

© transposons.odt

Quand le flamenco fait danser les éléments transposables : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3321.htm

Les dommages à l'ADN et leur réparation : http://planet-vie.ens.fr/content/dommages-reperation-adn

Les anges-gardiens de la stabilité du génome : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=8841

diap : gene_famille_schema.odp

duplication + transposition + mutation → familles multigéniques

FT : logiciels banques de séquences moléculaires

On dispose de plusieurs logiciels pour le traitement des séquences des gènes :

- SeqaidII : ce logiciel gratuit est déjà assez ancien ; il comporte néanmoins de multiples fonctions d'analyse, de conversion et de comparaison des séquences : http://www.inrp.fr/Acces/biogeo//genemol/seqaid.htm ; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC321006/

- Anagène : logiciel sous windows diffusé par le CNDP. Version de démonstration téléchargeable.

- Genigen

FT fournies au TP de Bac (ECE) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=1&sm=1

A3 : Comparaison des gènes des globines / logiciel Anagène

Ouvrir le logiciel Anagène

• Ouvrir les fichiers « béta », « alpha 1 », « gammaA » et « delta » des « gènes de globines »
• Sélectionner « béta » comme séquence de référence
• Réaliser une « comparaison avec discontinuité » avec « alpha 1 », « gammaA » et « delta ».
• Afficher le pourcentage d’identité des différentes globines (bouton « i »)
• Recommencer en choisissant une autre globine comme référence.
• Présenter vos résultats dans un tableau à double entrée

Qd vous avez fini :

• Comparez les genes homéotiques : comparer les séquences « .adn » des gènes homéotiques « boxB4 » - prendre les informations « i » pour avoir les % d'identité – construire un tableau des identités, appelé matrice en phylogénèse.
• Comparez les genes des opsines

→ matrice [tableau] des différences ou des identités