Gènes du développement des structures des fleurs

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2018 | Académie : Nouvelle-Calédonie


Nouvelle-Calédonie • Mars 2018

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Gènes du développement des structures des fleurs

Arabidopsis thaliana ou « Arabette des dames » est une plante modèle pour étudier le développement floral. Elle possède de nombreux mutants floraux qui ont permis d’établir un modèle.

 À partir de l’étude des documents et de l’utilisation des connaissances, trouver des arguments permettant de valider le modèle proposé dans le document de référence et de supposer que les gènes étudiés appartiennent à une famille multigénique.

document de référence Modèle de détermination de la structure d’une fleur

Les pièces florales de même nature sont insérées au même niveau (verticille) autour de l’axe de la fleur. De l’extérieur vers l’intérieur, on trouve le verticille V1 formé des sépales, le verticille V2 des pétales, le verticille V3 des étamines et le verticille V4 des carpelles.

Trois groupes de gènes (A, B et C) interviennent dans la mise en place des pièces florales.

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Description et fonctionnement du modèle

Suivant les gènes qui s’expriment, les pièces florales formées sont différentes. Par exemple, l’expression uniquement d’un gène du groupe A sur le verticille permet la formation des sépales.

Sur le verticille 2, l’expression simultanée de gènes appartenant aux groupes A et B permet la formation des pétales.

svtT_1806_07_00C_0_Eqn_7824b Lorsqu’un gène du groupe A s’exprime, le gène de groupe C ne peut pas s’exprimer, et inversement.

D’après www.cea.fr

document 1 Arabidopsis thaliana : fleur normale – fleur mutée

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Photographie d’une fleur d’Arabidopsis thaliana dont les gènes des trois groupes A, B et C ont été mutés et sont non fonctionnels

Van Anlijsebettens et Van Montagu, Int. J. Dev. Biol., Vol. 49, 453-465, 2005

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Ph© Science Source/Bsip

Photographie d’une fleur d’Arabidopsis thaliana sauvage (structure florale normale)

document 2 Localisation de l’expression des gènes des groupes A, B et C lors de la mise en place de la fleur

Pour déterminer les zones d’expression de gènes des groupes A, B et C, on utilise des sondes colorées capables de se fixer sur les ARNm des gènes étudiés au niveau de coupes des bourgeons floraux. Les zones, qui apparaissent en sombre, sont celles où le gène étudié s’exprime.

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document 3 Relation entre l’expression des gènes des groupes A et C

L’utilisation de sondes spécifiques radioactives permet de localiser les zones d’expression d’un gène C.

Arabidopsis thaliana sauvage

Arabidopsis thaliana mutée

Recherche de l’expression d’un gène C

Gène A fonctionnel

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Gène A non fonctionnel

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C. Liu et coll. Development, 2007, 134: 1901-1910

document 4 Comparaison à l’aide du logiciel Anagène d’une portion des protéines codées par chacun des trois groupes de gènes

Les protéines issues de l’expression de chacun de ces groupes de gènes sont comparées :

protéine A : protéine issue de l’expression d’un gène A ;

protéine B : protéine issue de l’expression d’un gène B ;

protéine C : protéine issue de l’expression d’un gène C.

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D’après le logiciel Anagène et les séquences données sur acces.ens-lyon.fr

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

C’est un sujet où l’on demande d’exploiter des données expérimentales pour valider un modèle génétique de l’édification des pièces florales. Il n’est pas judicieux de commencer par une analyse exhaustive du document de référence, car cela reviendrait à le paraphraser. Il faut, pour chaque donnée expérimentale, indiquer l’information du document de référence qu’elle corrobore. Il ne faut pas oublier de préciser comment est détectée l’expression d’un gène.

Pour établir que les gènes impliqués dans la construction des pièces florales appartiennent à une famille multigénique, il faut, à partir des séquences fournies, calculer leur pourcentage de similitude. Cela n’implique pas que les séquences de ces gènes soient identiques, mais seulement qu’elles ont un fort degré de similitude.

Mobiliser ses connaissances

L’organisation florale est contrôlée par des gènes du développement.