2ème
PARTIE – Exercice 2 (ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE). 5 points
On veut montrer que deux populations pourtant morphologiquement différentes suite à leur milieu de vie font partie d'une même espèce, et que les différences (notamment l'absence d'yeux) sont dues à la modification de l'expression d'un gène du dvt.
Doc1. Croisement de poissons de diverses populations
Selon la définition biologique de l'espèce : croisements possibles (interfécondité) et descendance fertile (= flux génétique possible donc pas d’isolement reproducteur), les individus des trois populations font bien partie d'une seule et même espèce.
Doc2. Au vu de la qualité des photos, le développement des alevins aux deux stades proposés est similaire. Si on se focalise sur l'œil (c'est la problématique), on devine bien un œil (le gauche) chez les alevins cavernicoles. Or, il disparaît chez l'adulte de 3 mois (contrairement au poisson de surface). On retrouve ceci sur le schéma du document 2b. Début du développement identique chez les deux poissons (jusqu'à 20h), puis poursuite du développement de l'œil chez le poisson de surface (jusqu'à 3 mois), arrêt de croissance et régression / dégénérescence chez le poisson cavernicole (en plus c’est écrit !). Le poisson cavernicole possède bien les gènes responsables de la mise en place des yeux, sauf que ceux-ci dégénèrent par la suite.
Doc3. Repérage des zones d'expression de trois gènes du développement : dlx3b, shh et pax2a. Chez tous les embryons, les gènes dlx3b et pax2a s’expriment dans des zones comparables. Chez l’embryon de poisson cavernicole, le gène shh s’exprime dans une zone plus large que chez l’embryon de poisson de surface (tout est écrit) => modification de la région d’expression de ce gène du développement. On injecte dans l’œil d’alevins, issus d’une population de surface, des ARNm du gène shh. Ces ARNm sont traduits dans les cellules de l’œil et permettent la production de la protéine Sonic Hedgehog. L’individu témoin (poisson de surface) possède des yeux. Ce même individu avec injection d’ARNm du gène shh ne possède pas d’œil visible => régression de l’œil.
Bilan : Reprendre les arguments qui montrent que les diverses populations constituent une seule et même espèce, et ceux qui montrent que les différences sont dues à une modification de l'expression du gène shh.
http://lewebpedagogique.com/bouchaud16_TS_polynesie2016
Au sein d’une espèce, les individus ont des caractères communs qui permettent de classer cette espèce, mais les individus sont tous différents. La transmission de cette diversité peut être due à la reproduction sexuée. De nombreux autres mécanismes de diversification du monde vivant existent, par exemple des modifications de l’expression de gènes de développement. On connait des poissons tétra mexicain, dont certaines populations vivent en surface, mais d’autres vivent dans des grottes. Tous les individus des grottes sont aveugles.
Est-ce que cette différence entre les populations de surface et les populations cavernicoles en fait 2 espèces différentes, ou appartiennent-elles à la même espèce ? La différence phénotypique entre ces populations est-elle le résultat d’une modification au niveau des gènes de développement ?
Document 1 : croisement entre population
Quand on croise deux poissons de 2 grottes différentes, ou deux poissons dont l’un provient de surface et l’autre d’une grotte, cela donne des alevins viables
qui se transforment en adultes fertiles qui sont donc capables de se reproduire. Les poissons de surface et des différentes grottes appartiennent à la même espèce, car le critère d’interfécondité est le critère de la définition biologique de l’espèce.
Document 2 : les stades de développement embryonnaire des poissons de surface et des poissons cavernicoles
Document 2a : On voit que les alevins se ressemblent, mais rapidement (3 jours) les poissons de surface ont des yeux alors que les cavernicoles n’en n’ont pas.
Document 2b : le début du développement embryonnaire (les 20 premières heures) est identique dans toutes les populations. Mais dès la 24ème heure, le développement change. L’œil grandit chez les alevins de poissons de surface, mais cesse rapidement de se développer et même dégénère au bout de quelques jours. La présence ou l’absence d’œil chez l’adulte est donc un problème lors du développement embryonnaire.
Document 3 : comparaison de l’expression de gènes de developpement chez les différentes populations
Expérience 1 : 3 gènes de développement s’expriment lors du développement embryonnaire chez tous les poissons, quelque soit leur lieu de vie, surface ou grotte. Les aires de l’expression des gènes dlx3b et pax2a sont les mêmes pour tous les tétras mexicains, mais l’aire d’expression du gène shh est différente. Elle est plus grande chez les alevins des poissons des grottes.
Expérience 2 : on injecte de l’ARNm du gène shh dans l’œil des alevins issus d’un croisement entre poissons de surface qui ont donc normalement des yeux. L’ARNm est la transcription du gène shh et permet la synthèse de la protéine sonic Hedgehog. On voit que ces poissons n’ont pas d’yeux. Donc c’est l’expression du gène shh dans les cellules de l’œil qui est responsable de l’absence des yeux. Ainsi, la modification de la région d’expression d’un gène du développement (le gène shh) se traduit par la modification d’un organe, l’œil. Ainsi, l’absence d’œil chez les poissons cavernicoles est une innovation qui a été conservée par la sélection naturelle, et a permis une diversification des populations au sein de la même espèce. Puis cette innovation a été transmise à tous les poissons cavernicoles.
Corrigé bac 2016 – Série S – SVT obligatoire – Polynésie www.sujetdebac.fr
http://www.sujetdebac.fr/annales-pdf/2016/s-svt-obligatoire-2016-polynesie-corrige.pdf
http://www.sujetdebac.fr/annales/s-svt-obligatoire-2016-polynesie
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