Génétique et évolution
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Ens. spécifique
11
CORRIGE
Asie • Juin 2013
Exercice 2 • 5 points
L’alimentation d’une femme avant et pendant sa grossesse a-t-elle des conséquences sur le risque, pour sa descendance, de développer une maladie à l’âge adulte ? Les indices s’accumulent…
Plusieurs études montrent en effet que, à côté de la mauvaise alimentation, de la sédentarité et de gènes de susceptibilité transmis par les parents, l’environnement de la vie fœtale, et notamment l’alimentation maternelle pendant la grossesse voire avant celle-ci, jouent un rôle dans l’apparition du diabète de type 2 à l’âge adulte.
Extrait de l’article de La Recherche n° 463, avril 2012
La souris peut être considérée comme un modèle pertinent pour étudier ces phénomènes chez l’être humain.
Le gène Agouti
Le gène Agouti intervient dans la synthèse de diverses protéines impliquées dans :
- la couleur du pelage
- la stimulation du système nerveux central au niveau de la zone impliquée dans la prise alimentaire
- le métabolisme des triglycérides (graisse).
Concernant la couleur du pelage, le gène Agouti intervient dans le dépôt d’un pigment jaune dans les poils de la souris au cours de son développement embryonnaire.
Il existe plusieurs allèles de ce gène Agouti, qui conduisent à des couleurs de pelage différentes en modifiant le niveau de synthèse et le type de pigment de la fourrure.
Parmi eux, on distingue :
- l’allèle a (nonagouti), qui est défectueux en raison d’une mutation ayant provoqué une perte de fonction. Les homozygotes (a/a) sont de couleur noire
- l’allèle Avy (agouti viable yellow), qui a subi l’insertion d’un fragment d’ADN dans la région qui contrôle son niveau d’expression. S’il s’exprime fortement, la souris est jaune. S’il ne s’exprime pas, la souris est noire. Si son niveau d’expression varie entre ces deux états, le pelage est tacheté à différents degrés.
Ainsi, les hétérozygotes (Avy/a) présentent des différences de pelage :
Pour ces raisons, le gène Agouti a été utilisé chez la souris pour étudier l’effet du régime alimentaire sur le taux d’expression de l’allèle Avy.
Relation entre l’alimentation et l’expression génique
a. Effet de l’alimentation sur l’expression du gène Agouti
En 1998, Craig Cooney et son équipe (Arkansas, États-Unis) réalisent une expérience sur deux lots de souris gestantes :
- un lot dont la nourriture est supplémentée, c’est-à-dire qu’on y ajoute des molécules capables de donner un groupement méthyle (CH3) à d’autres molécules, comme par exemple l’ADN
- un lot dont la nourriture n’est pas supplémentée. Les descendants de ces femelles sont tous de génotype (Avy/a).
b. Pourcentage moyen de méthylation dans différents tissus pour différents phénotypes
Les mesures sont réalisées sur des tissus extraits de souris de même génotype (Avy/a) et âgées de 150 jours.
D’après Robert A. Waterland et Randy L. Jirtle, Transposable Elements: Targets for Early Nutritional Effects on Epigenetic Gene Regulation
Évolution de la prise de poids moyenne, sur 60 semaines, des descendants hétérozygotes (Avy/a) pour les phénotypes Yellow et Pseudo-agouti
Comprendre le sujet
- À partir des données expérimentales du modèle souris, il s’agit de tirer des conclusions sur la façon dont un facteur d’environnement durant la vie fœtale (l’alimentation maternelle) affecte l’expression d’un gène durant toute la vie. Il faut ensuite exploiter ces conclusions pour expliquer comment l’alimentation d’une femme enceinte peut favoriser l’apparition d’une obésité chez son enfant.
- Notez bien que l’étude impliquant le gène Agouti aboutit à l’idée fondamentale que des facteurs environnementaux, donc non génétiques, peuvent agir sur l’expression des gènes, cela affectant la méthylation de l’ADN du gène.
- Par ailleurs, la méthylation de l’ADN d’un gène n’augmente pas son expression mais au contraire la diminue.
- Vous reviendrez à l’espèce humaine en insistant sur la nécessité de l’existence d’allèles de gènes de susceptibilité dont la méthylation peut varier suivant l’alimentation maternelle durant la grossesse.
- Concluez en dégageant l’idée qu’un régime alimentaire ne favorisant pas la méthylation prédisposerait à l’obésité et à l’apparition du diabète de type 2.
Mobiliser ses connaissances
Une diversification des êtres vivants est possible sans modification du génome.