Annale corrigée Pratique du raisonnement scientifique 2 Ancien programme

L'origine virale du gène de la syncytine

Nouvelle-Calédonie • Novembre 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

L'origine virale du gène de la syncytine

La syncytine est une protéine produite chez l'Homme dans certains tissus. Les chercheurs pensent que son existence témoigne d'un transfert de gènes par voie virale.

À partir de l'étude des documents et de l'utilisation de vos connaissances :

expliquez le rôle de la syncytine 

donnez des arguments en faveur du transfert par voie virale du gène de la syncytine.

document 1 Organisation comparée du gène de la syncytine humaine et d'une séquence d'ADN d'une catégorie de virus (exemple du virus MSRV)

svtT_1711_11_00C_01

D'après Dupressoir et coll., PNAS, 2005, 102(3):725-730 et Mayer, 2013

Les séquences LTR sont spécifiques de l'ADN de certaines catégories de virus. Elles sont nécessaires à l'intégration des gènes viraux dans le génome de la cellule hôte.

Parmi les gènes viraux étudiés, la séquence ENV permet la synthèse de l'enveloppe virale.

document 2 Comparaison de deux protéines : la syncytine humaine et une protéine de l'enveloppe du virus MSRV

Les deux protéines sont constituées d'environ 542 acides aminés  473 acides aminés sont identiques, soit 87,3 % d'identité. Le document ci-dessous montre la comparaison effectuée de l'acide aminé 145 à l'acide aminé 172.

svtT_1711_11_00C_02

D'après acces.ens-lyon.fr

document 3 Expression du gène de la syncytine

a. Dans différents organes chez la souris adulte

svtT_1711_11_00C_03

D'après Dupressoir et coll., PNAS, 2005, 102(3):725-730

b. Au niveau du placenta humain

La zone d'expression de la syncytine est visualisée dans une villosité placentaire grâce à une coloration cytoplasmique sombre.

svtT_1711_11_00C_04

Med Sci (Paris), Vol. 27, n. 2, p. 163-169 © 2011 médecine/sciences-Inserm/SRMS

D'après Dupressoir et coll., Placenta, 33, 2012

document 4 Action de la syncytine et d'une séquence nucléotidique de virus sur des cultures cellulaires

a. Cultures de cellules humaines

svtT_1711_11_00C_05

© Mi et coll. in Nature volume 403, pages 785–789 (17 février 2000)

b. Cultures de cellules humaines (lignée TELac2)

Pour cette souche de cellules humaines, le gène de la syncytine est inactif.

svtT_1711_11_00C_06

D'après Blond et coll., J. Virol., 2000, 74, 3321-3323

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Vous pouvez bien sûr procéder à l'analyse des documents dans l'ordre et rassembler ensuite les informations extraites pour répondre aux deux questions du sujet. Mais le plus judicieux est de suivre le plan proposé par le sujet : d'abord envisager le rôle de la syncytine, puis aborder le transfert par voie virale. Cette approche impose d'acquérir en premier lieu une vue globale de l'ensemble des documents afin de sélectionner ensuite ceux qui se rapportent à chaque partie du sujet.

Concernant le rôle de la syncytine, veillez à rechercher les propriétés lui permettant de contribuer aux échanges placentaires entre le fœtus et la mère.

L'expression « transfert par voie virale » signifie que le gène de la syncytine aujourd'hui présent dans le génome humain est d'origine virale. Mais le sujet ne précise pas comment cette acquisition a eu lieu au cours de l'histoire évolutive. On vous demande uniquement de dégager des arguments en faveur de cette origine virale.

Mobiliser ses connaissances

Plusieurs mécanismes de diversification des génomes existent, dont les hybridations suivies de polyploïdisation et le transfert par voie virale.

Corrigé

Introduction

Parmi les mécanismes de diversification du vivant, il y a l'acquisition par un organisme de gènes provenant d'une autre espèce : c'est le cas du transfert de gènes d'un virus à un organisme eucaryote. Nous allons voir comment les données des documents proposés permettent d'établir le rôle de la syncytine dans la reproduction humaine et d'argumenter en faveur de l'idée que le gène du génome humain codant pour cette protéine est d'origine virale.

I. Le rôle de la syncytine

Dans le génome humain, le gène de la syncytine s'exprime à travers la synthèse d'une protéine, la syncytine. Le document 3a montre qu'en dehors d'une très faible expression dans le cerveau, le gène ne s'exprime que dans le placenta.

Le document 3b apporte des précisions et montre que la protéine syncytine est localisée dans les cellules de la paroi des villosités placentaires, surface d'échanges entre le sang maternel et celui du fœtus.

Les cellules qui constituent la paroi de ces villosités, en contact avec le sang maternel, présentent la caractéristique d'être fusionnées. Or ces villosités sont d'origine fœtale. Le gène de la syncytine qui s'exprime à leur niveau est donc le gène fœtal.

L'existence de cellules fusionnées est indispensable aux échanges entre le fœtus et la mère. La corrélation syncytine-cellules fusionnées permet alors de faire l'hypothèse que la syncytine est responsable de la fusion cellulaire.

Les photographies A et B du document 4 permettent de vérifier cette hypothèse en comparant des cultures de cellules humaines où le gène de la syncytine ne s'exprime pas (A) à d'autres où il s'exprime (B). La photographie A présente des cellules humaines dispersées, isolées, alors que la photographie B permet de voir des cellules fusionnées, reconnaissables à leur grande taille et à l'existence de plusieurs noyaux au sein d'un même cytoplasme.

La syncytine favorise donc bien la fusion de cellules des villosités placentaires et est donc indispensable à la réalisation des échanges placentaires.

II. L'origine du gène de la syncytine dans le génome humain

A. Arguments tirés de la comparaison des génomes

Le document 1 montre qu'il existe des similitudes entre le gène de la syncytine présent dans le génome humain et celui présent dans le génome d'un virus (MSRV). En effet, il est indiqué l'existence de séquences LTR et ENV communes.

Le document 2 montre que les séquences d'acides aminés de la syncytine humaine et d'une protéine de l'enveloppe du virus ont un degré de similitude très fort (87,3 %). Cela est visualisé par la comparaison des séquences des acides aminés positionnés de 145 à 172 qui ne diffèrent que par un seul acide aminé. Cela signifie que les deux protéines, et donc les deux gènes, sont homologues. Cette homologie est en accord avec l'idée que le gène ENV de la syncytine est issu d'un virus.

B. Arguments tirés de la comparaison des protéines

Les photographies C et D du document 4 permettent de comparer des cultures de cellules humaines ayant intégré (D) ou non (C) le gène ENV du virus.

En C, les cellules sont isolées, alors qu'en D on observe des cellules fusionnées reconnaissables à leur taille et à la présence de nombreux noyaux.

Or, les données précisent que le gène humain de la syncytine est inactif, il n'entre donc pas en jeu. La fusion des cellules photographiées en D est donc due à la protéine exprimée par le gène viral ENV.

Conclusion

La similitude des structures entre le gène viral et le gène de la syncytine ainsi que la similitude des propriétés de la syncytine et de la protéine virale ENV indiquent que le gène de la syncytine provient d'un génome viral.

Ce sont les séquences LTR présentes chez le virus qui ont permis l'intégration de gènes viraux.

Le gène ENV viral est ensuite resté fonctionnel dans le génome humain, devenant le gène de la syncytine, et en a gardé les propriétés : provoquer la fusion cellulaire impliquée, chez l'Homme, dans le rôle du placenta.

Accéder à tous les contenus
dès 6,79€/mois

  • Les dernières annales corrigées et expliquées
  • Des fiches de cours et cours vidéo/audio
  • Des conseils et méthodes pour réussir ses examens
  • Pas de publicités
S'abonner