Une espèce en voie d’extinction : le diable de Tasmanie

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2013 | Académie : Moyen-Orient
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Une espèce en voie d’extinction : le diable de Tasmanie

Génétique et évolution

Corrigé

12

Ens. spécifique

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Liban • Mai 2013

pratique du raisonnement scientifique Exercice 2 • 5 points

Le gouvernement australien, écoutant les conseils des scientifiques, a décidé de créer une réserve pour y faire vivre 200 diables de Tasmanie (Sarcophilus harrisit) au nord de Sydney.

> À partir de l’étude du dossier et de l’utilisation des connaissances :

  • − expliquez le mécanisme à l’origine de l’évolution de la population de diables de Tasmanie ;
  • − indiquez les objectifs de la création d’une réserve pour les diables de Tasmanie, au nord de Sydney (en Australie).
Document 1

Les diables, des animaux présents uniquement en Tasmanie


Les diables ont disparu d’Australie depuis 400 ans. Protégés depuis 1941, ils ne vivent plus que sur une île située au sud de l’Australie : la Tasmanie. Les scientifiques estimaient, avant 1996, que l’effectif moyen de l’espèce avoisinait environ 50 000 individus.


D’après Mc Callum, H. et al., Distribution and Impacts of Tasmanian Devil Facial Tumor Disease, EcoHeath, 2007, 4, 3 : 318-32

Document 2

Le cancer de la face, une maladie inquiétante

a. Évolution de la population de diables entre 1985 et 2005

À partir de 1996, les scientifiques ont observé une augmentation des décès de diables liés à un cancer de la face. Les chercheurs pensent que la cause de ce cancer est un virus que les diables se transmettent lors de bagarres pour la nourriture.

Apparue sur le site du parc national du Mont William (voir document 1), cette maladie s’est progressivement propagée à l’ensemble des populations de l’île. Ce virus est totalement inconnu en Australie.


b. Modélisation des effectifs de diables de Tasmanie

En 2007 les chercheurs ont modélisé l’évolution des effectifs de diables de Tasmanie dans la réserve de la péninsule de Freycinet (région Est de la Tasmanie).


UA : unité arbitraire

Ce modèle, appliqué à l’ensemble des régions de la Tasmanie, donne exactement le même résultat, mais à l’horizon 2017.

D’après McCallum, H. et al. Distribution and Impacts of Tasmanian Devil Facial Tumor Disease, EcoHeath, 2007, 4, 3 : 318-32

Document 3

Des cellules contaminées non détruites par le système immunitaire

Les chercheurs ont constaté que les cellules contaminées par le virus n’étaient pas détruites par le système immunitaire. Ils ont essayé d’en comprendre la cause. Pour cela, ils ont étudié la diversité allélique d’un gène codant une protéine jouant un rôle dans la destruction des cellules contaminées par des virus. Une grande diversité des allèles de ce gène permet, chez les mammifères, d’avoir dans une population une grande diversité d’individus : certains sont capables de détruire des cellules contaminées par un virus et d’autres non.

a. Diversité génétique chez l’Homme, le lion asiatique et le diable de Tasmanie

Les chercheurs ont estimé la diversité de ce gène commun à l’Homme, au lion asiatique et au diable de Tasmanie. Pour cela, ils ont comparé le nombre de mutations dans la séquence codée par ce gène.


D’après Siddle, H. et al., 2007, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0704580104

Remarque : l’étude du nombre de mutations sur un gène donné permet d’avoir une idée de sa diversité allélique au sein d’une espèce. Ainsi, plus le nombre de mutations est important, plus la diversité allélique du gène l’est également.

b. Information sur la mise au point d’un vaccin, solution possible contre le virus

Les immunologistes préparent un vaccin pour lutter contre le virus chez le diable de Tasmanie. Cependant, ils sont soumis à une contrainte : la mise au point d’un vaccin nécessite plusieurs années de recherche et celui-ci ne sera pas utilisable avant 2020.

Comprendre le sujet

  • C’est un sujet assez représentatif de la nouvelle orientation donnée à l’exercice II-2. Il ne s’agit pas de faire une étude exhaustive de chaque document suivant leur ordre chronologique, mais d’extraire de chacun d’eux les seules informations qui aident à répondre aux questions posées. Les deux questions posées peuvent servir de trame à l’organisation de la réponse.
  • Il y a d’abord des données épidémiologiques qui doivent vous servir à établir que la forte diminution des populations des diables de Tasmanie est due à une épidémie de cancers de la face d’origine virale. Il s’agit ensuite d’exploiter des données relatives au système immunitaire des diables pour expliquer pourquoi ces animaux sont tous si sensibles à ce cancer, d’où l’épidémie. Cela demande de réinvestir les connaissances sur l’élimination des cellules étrangères à l’organisme ou parasitées par un virus par les lymphocytes cytotoxiques.
  • Pour répondre à la deuxième question, il faut exploiter la prédiction sur la date d’extinction prévisible des diables si on n’intervient pas et la date prévue de mise au point d’un vaccin efficace, pour montrer la nécessité d’une réserve où des animaux sains ne peuvent pas être contaminés par des animaux malades.
  • Le libellé du sujet ne prend pas en compte les données récentes et notamment le fait que le cancer des diables se transmet d’un animal à l’autre par transmission directe des cellules cancéreuses au cours des morsures entre animaux. Le corrigé est conçu en fonction des données du sujet uniquement, mais contient à la fin des remarques faisant le point sur les idées actuelles. Bien entendu, cela n’est en rien exigible à l’examen, mais il est intéressant de détecter pourquoi les nouvelles données modifieraient la réponse.

Mobiliser ses connaissances

  • On dit qu’une espèce disparaît si l’ensemble des individus concernés disparaît ou cesse d’être isolé génétiquement des autres populations.
  • Le système immunitaire tolère habituellement les composantes de l’organisme mais il réagit à la perception de signaux de danger (entrée d’éléments étrangers, modification des cellules de l’organisme) et déclenche une action qui les réduit ou les élimine. Les cellules effectrices de l’immunité adaptative contre les cellules cancéreuses ou les cellules parasitées par un virus sont les lymphocytes T cytotoxiques.
Corrigé

Les populations de diables de Tasmanie sont en très forte diminution. Quelles sont les raisons de cet effondrement et comment tenter d’y remédier ?

I. Les mécanismes en cause

1. L’évolution des populations de diables de Tasmanie

  • L’espèce a disparu d’Australie depuis quatre siècles et ne survit que dans une île proche de l’Australie : la Tasmanie. Il s’agit donc d’une espèce uniquement insulaire vivant sur une surface d’environ 60 000 km2.

Info

L’Homme n’a pas de responsabilité dans cette régression des populations car l’espèce est protégée depuis 1941.

  • Le document 2a montre que, de 1985 à 1995, la population de diables a augmenté dans toute les régions de l’île sauf dans le sud-ouest. L’étude faite en 2000 indique une baisse de la population à partir de 1995, baisse qui s’accentue entre 2000 et 2005 dans toutes les régions. L’effondrement des populations est particulièrement net dans les régions du nord-est et de l’est.
  • Le début de la baisse des populations coïncide avec le premier cas observé, en 1996 dans le parc national du Mont William, d’un cancer de la face chez un diable de Tasmanie. La maladie s’est alors propagée dans le reste de l’île.
  • Il s’agit donc d’une épidémie de cancer de la face sans doute responsable de l’effondrement des populations car transmise entre les animaux.

2. Le cancer de la face, une maladie d’origine virale

  • La maladie, cancérisation des cellules de la face, est due à un virus. Celui-ci est transmis lors des morsures que s’infligent les animaux entre eux.

Attention

Le sujet n’utilise pas le terme « CMH », mais une périphrase : « protéines jouant un rôle dans la destruction des cellules contaminées par des virus ».

  • Le système immunitaire des diables est défaillant vis-à-vis des cellules rendues cancéreuses par le virus (document 3). Normalement, les cellules cancéreuses (ou toute cellule infectée par un virus) sont détruites par les lymphocytes T cytotoxiques. Ceux-ci reconnaissent les cellules cancéreuses qui expriment des peptides antigéniques présentés par les protéines du CMH. Chez les animaux atteints, les cellules cancéreuses ne sont pas éliminées.
  • Le document 3a permet de comparer la variabilité d’un gène codant pour une protéine constitutive du CMH chez des individus de trois espèces, dont le diable de Tasmanie. À chaque site considéré, le nombre de mutations est de 2 à 5 fois plus faible chez les diables de Tasmanie que chez les autres espèces. Cela signifie que le CMH des diables présente une faible variabilité au sein des populations.

Les chercheurs ont pensé que les CMH des cellules cancéreuses présentaient mal les peptides antigéniques (peptides viraux).

  • La faible variabilité du CMH explique que tous les diables de Tasmanie réagissent mal à l’agression virale qui est à l’origine du cancer, d’où la mortalité élevée.

II. Les objectifs visés par la création d’une réserve

  • Le document 2b modélise l’évolution des populations de diable dans la péninsule Freycinet entre 2001 et 2011. La conclusion est que les diables devraient avoir disparu en 2011 dans cette presqu’île.
  • Le document 2a indique qu’il en est bien ainsi : disparition, en 2005, de 90 % des populations de l’est de l’île, ce qui valide le modèle. Si on applique ce modèle à l’ensemble des populations de l’île, les diables de Tasmanie auront totalement disparu en 2017.
  • Par ailleurs, le document 3b indique que le vaccin nesera pas mis au point avant 2020. Dans cette hypothèse, les diables auront disparu avant que la vaccination soit possible.
  • Pour éviter l’extinction, le seul moyen pour sauvegarder l’espèce est de créer une réserve d’animaux sains, isolés des diables de l’île. Comme le virus ne se transmet que par morsure, les diables ainsi isolés ne seront pas atteints par la maladie.
  • Toute la réussite de l’opération repose sur la certitude que les animaux sélectionnés seront bien sains ; le danger étant de considérer comme sains des individus dont le cancer ne serait qu’à un stade très précoce, difficilement détectable.

Remarque : le corrigé se place entièrement, ainsi que l’indique le sujet, dans le cadre d’une origine virale du cancer. En réalité, en 2013, il a été établi que ce n’est pas un virus qui est transmis lors des morsures, mais des cellules cancéreuses de l’animal malade à l’animal sain (cancer contagieux). Il s’agit, en somme, d’une sorte d’allogreffe. Les cellules cancéreuses concernées présentent une originalité : elles ne possèdent pas de molécules du CMH. En conséquence, elles ne sont pas reconnues comme étrangères par le système immunitaire du diable contaminé, se multiplient (car cancéreuses) et envahissent les tissus, échappant totalement au système immunitaire. Tout animal qui a reçu des cellules cancéreuses d’un animal malade meurt dans les 3 à 6 mois qui suivent. C’est donc un cancer apparu en 1996 chez un animal qui est à l’origine de tous les cancers survenus ensuite dans les populations de diables de Tasmanie.