Origine de la réduction (ou disparition) des membres chez les serpents

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

 

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France métropolitaine • Juin 2018

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 spécifique • 5 points

Origine de la réduction (ou disparition) des membres chez les serpents

 À partir de l’étude des documents et des connaissances, expliquez l’origine de la réduction ou de la perte des membres chez les serpents.

Document de référenceArbre phylogénétique simplifié de quelques vertébrés

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document 1 Expression du gène Sonic HedgeHog (Shh) dans les ébauches de membres postérieurs à différents stades du développement embryonnaire d’un lézard et d’un python

Le gène Shh est un gène du développement participant à la formation des membres antérieurs et postérieurs des vertébrés.

Lézard

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Python

© Francisca Leal et Martin J. CohnsvtT_1806_07_02C_02a

Les pointillés délimitent l’ébauche du membre postérieur de l’embryon.

Les taches noires correspondent aux zones d’expression du gène Shh.

Leal et Cohn, Current Biology, 26, 2017

document 2 Rôle de ZRS, séquence d’ADN régulatrice du gène Shh

Manipulations génétiques

Expression du gène Shh par localisation de l’ARNm de Shh (zones sombres) dans les bourgeons de membres antérieurs d’embryons de souris âgés de 10,5 jours

Témoin : séquence ZRS de souris non modifiée (mZRS)

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Suppression de la séquence ZRS de souris (mZRS)

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Insertion de la séquence ZRS de python (pZRS) en remplacement de la séquence ZRS de souris (mZRS)

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 faible quantité d’ARNm de Shh mesurée

Kvon et al., Cell, 167, 2016

document 3 Représentation schématique de la séquence ZRS de différents vertébrés

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Kvon et al., Cell, 167, 2016

document 4 Réactivation de la séquence ZRS de souris « serpentisées » par génie génétique

La séquence pZRS(r) est obtenue par génie génétique en insérant la portion E1 de la séquence ZRS de souris dans la séquence ZRS du python.

Séquences ZRS insérées en remplacement de la séquence ZRS de souris

Activité

de ZRS

Phénotype des souris

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Souris « serpentisées » : membres antérieurs

et postérieurs atrophiés

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+

Membres antérieurs

et postérieurs normalement développés

Kvon et al., Cell, 167, 2016

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le document de référence indique que la réduction ou la perte des membres chez les serpents a été acquise durant l’évolution de leur lignée à partir d’un ancêtre possédant des membres. Le sujet consiste, à partir des documents, à préciser les caractéristiques des innovations génétiques survenues dans la lignée des serpents qui en sont la cause.

Même si les informations sur la séquence codante du gène Shh ne sont pas directement fournies, il faut bien saisir qu’elle n’est pas en cause. Ce ne sont pas des mutations de la séquence codante du gène Shh dans la lignée des serpents qui ont entraîné l’atrophie des membres.

Ce sont des mutations d’une séquence régulatrice du gène Shh affectant l’expression du gène qui sont en cause, et c’est cela qu’il faut établir. La notion de séquence régulatrice n’est pas explicite dans le programme, mais le document 3 donne l’information nécessaire sur sa fonction.

Dans cet ensemble de documents, on révèle l’expression du gène Shh par la présence ou non dans les bourgeons des membres de l’ARNm du gène Shh. Sa présence indique que le gène s’exprime.

Mobiliser ses connaissances

S’agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes plus que d’une différence génétique de la séquence codante de ces gènes.