Decouvrir Expliquer. Les vertebres: vue d'ensemble TUP)**. Une grenouille

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1 Decouvrir Les vertebres: vue d'ensemble Les biologistes classent dans le groupe des vertebres des animaux en apparence tres differents : carpe, grenouille, poule, lapin... Quels sont les points communs qui permettent de regrouper ces animaux? jp, Tronc TUP)**. \(^.''l'i(w^< 'i!, '/' " GUIDE D'EXPLOITATION D Reperer les similitudes d'organisation chez une carpe et une grenouille. Q Pour chacun des deux autres exemples, retrouver les differentes parties du corps a partir de la morphologie de I'animal et de son squelette. 0 Disposer comme sur les documents 1 et 2 les axes de polarite (axe dorsoventral et axe antero-posterieur) et le plan de symetrie bilaterale pour la poule et le lapin. Q Reperer les elements communs aux squelettes des vertebres. fc Morphologie et squelette d'une carpe. Une grenouille VOCABOLAIRE Morphologie : du grec morphe = forme et logos = science. Aspect du corps. Axe de polarite: droite virtuelle reliant deux poles opposes du corps d'un animal. Axe dorso-ventral : droite virtuelle allant de la face dorsale a la face ventrale. Axe antero-posterieur : droite virtuelle allant de la tete (region anterieure) a la queue (region posterieure) de I'animal. Plan de symetrie bilaterale : plan virtuel separant le corps en une partie droite et une partie gauche. Morphologie et squelette d'une grenouille. 64

2 > Une poule Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 65

3 Une truite > l-j Anatomie d'une truite, ouverte sur la face ventrale. L J Anatomie d'une truite, ouverte sur la face laterale. Dos -Vertebre Moelle epiniere -Musculature -Aorte -Rein -Vessie natatoire Cote Foie Peau -Intestin Ventre Coupe transversale schematique d'une truite. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 67

4 Decouvrir La mise en place du plan d'organisation Apres la fecondation, la cellule oeuf se developpe en un embryon. A partir d'une cellule unique spherique, se forme un animal pluricellulaire presentant.'orientation et la symetrie caracteristiques du plan d'organisation des vertebres. P> Des oeufs polarises Limites par une paroi translucide, les oeufs de xenope peuvent etre observes juste apres la ponte, avant la fecondation (a) et apres la fecondation (b) jusqu'a I'eclosion (c). Dans leurs premiers stades, ils presentent un hemisphere plus pigment, que l'autre au centre duquel on observe une tache claire (b). Avant I'eclosion, l'embryon presente une tache pigmentee a remplacement de sa future bouche (c). Elle est localisee dans l'hemisphere superieur de l'ceuf. Selon quelles modalites le plan d'organisation se met-il en place? Pontes de xenopes. > De nombreuses divisions cellulaires GUIDE D'EXPLOITATION Q A partir des differents documents, proposer une chronologie d'apparition des caracteristiques du plan d'organisation des vertebres (etat pluricellulaire, orientation, symetrie). Q Comparer le plan d'organisation du xenope a I'eclosion a celui de 1'adulte. VOCABULAIRE Plan d'organisation : ensemble des caracteristiques morphologiques et anatomiques d'un etre vivant. D Embryon de xenope a differents stades de developpement. Les temps indiques sont des temps moyens releves apres fecondation. a) stade deux cellules (1 h 30); b) stade quatre cellules (2 h 15); c) stade huit cellules (3 h); c) stade «petite mure» (7 h). 70

5 Des mouvements cellulaires Cette encoche se referme progressivement en se depla- cant vers l'hemisphere le moins pigmente. Vingt-quatre heures apres la fecondation, une encoche se forme a la surface de l'embryon. On observe alors de nombreux mouvements cellulaires. Hemisphere pigmente Position a 24 h Courbure des bordures Secteur de deplacement de I'encoche Position a 26 h Embryon de xenope 24 h et 26 h apres la fecondation. LJ Migration de I'encoche a la surface de I'oeuf. Plus tard, une gouttiere apparait a la surface de l'embryon, du cote ou I'encoche s'etait prealablement formee et deplacee. Elle se referme sur elle-meme en formant le tube neural, futur systeme nerveux, qui definit la face dorsale. La portion elargie correspond au futur encephale. D Embryon de xenope 35 h apres la fecondation, face dorsale. Gouttiere neurale Tube neural QJ Embryon de xenope 36 h apres la fecondation, face dorsale. Une formation progressive des organes Apres la formation du tube neural, d'autres organes se forment peu a peu A I'eclosion (96 h apres la fecondation), un jeune tetard est libere. II se metamorphosera en xenope adulte. EJ Embryon de xenope 90 h apres la fecondation, vue laterale. El Tetard de xenope a I'eclosion. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 71

6 Decouvrir Des developpements embryonnaires similaires Tous les vertebres ont, dans les grandes lignes, un plan d'organisation commun, mais des differences dans le detail. Le plan d'organisation du xenope se met en place au cours du developpement embryonnaire. Que nous apprend la comparaison du developpement embryonnaire de differents vertebres? Le poulet On peut facilement observer en classe des embryons de poulet ou de caille a partir d'oeufs fecondes....i!...i!.ll. Decouper une large fenetre dans la coquille, avec des ciseaux fins. Observer a la loupe binoculaire. Embryon pluricellulaire 1 Reserves CEuf de poule feconde (96 h apres la fecondation). GUIDE D'EXPLOITATION Q Reperer quelques differences et ressemblances entre les exemples presentes et le xenope (pp ). Future tete 0 En quoi toutes ces comparaisons (pp. 70 a 73) apportent-elles des arguments en faveur d'une origine commune des vertebres? VOCABOLAIRE Future -3 colonne vertebrale,0j<7 mm Bourgeon caudal : stade de developpement ou l'embryon est deja bien organise et presente une ebauche de queue. LJ Embryon de poulet au stade bourgeon caudal (96 h environ apres la fecondation). 72

7 Le poisson zebre Le poisson zebre est un poisson d'eau douce, d'environ 334 cm de long, qui se reproduit facilement en aquarium. Comme chez le poulet, l'embryon se developpe en surface de I'ceuf O Embryons de poisson zebre aux stades deux cellules (a gauche) et huit cellules (a droite), vus de profil. L J Embryon de poisson zebre au stade bourgeon caudal. Taille : environ 5 mm. La souris Chez la souris, la fecondation se realise dans les voies genitales de la femelle et l'embryon s'implante rapidement dans l'uterus. Les embryons peuvent done etre observes a la suite de fecondations in vitro pour les stades les plus precoces et par dissection pour les stades plus evolues. 50 a 100 jm I a 100 urn 1. 1 : J '1 J Embryons de souris aux stades deux cellules (a gauche) et quatre cellules LJ Embryon de souris au stade bour- (a droite). La petite structure spherique n'est pas une cellule. geon caudal. Taille : environ 5 mm. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 73

8 Decouvrir Un developpement sous controle Le plan d'organisation d'un animal se met en place progressivement au cours du developpement. Dans une espece donnee, les etapes du developpement sont tout a fait semblables d'un individu a l'autre : cela suggere l'existence d'un controle. La mise en place des organes est-elle controlee par des genes specifiques? > Des mutants chez la drosophile La drosophile s'eleve facilement en laboratoire et permet d'obtenir de tres nombreux individus en quelques jours. Dans ces populations, on peut observer de nombreux mutants. U # w m # «# 4> # 41 E5B51 Endormir les drosophiles avec un gaz anesthesiant pour drosophile. Observer les drosophiles a la loupe binoculaire. Reperer leurs caracteristiques morphologiques : axes de polarite, plan de symetrie bilaterale, nombre et position sur le corps des ailes, antennes, yeux, pattes... Materiel utilise. GUIDE D'EXPLOITATION D Comparer les drosophiles mutantes et la drosophile sauvage. H Comparer les colonnes vertebrales des souris sauvage et mutante. Les consequences des mutations observees chez la souris sont-elles de meme nature que celles observees chez la drosophile? O A partir des documents 1, 2 et 3, expliquer pourquoi on considere que les mutations a l'origine des drosophiles bithorax (1 d) et des souris mutantes (2c) ont touch, des genes homeotiques. VOCABULAIRE Gene homeotique : les genes homeotiques donnent une information de position le long de I'axe antero-posterieur et commandent la formation d'un organe en une position donnee. L-J Drosophile mutante bithorax. Des croisements peuvent etre realises entre des drosophiles mutantes bithorax et des drosophiles sauvages ou entre des drosophiles mutantes white et des drosophiles sauvages. Les resultats de ces croisements revelent a chaque fois l'existence des deux types de drosophiles dans la descendance. 7 4

9 Des mutants chez la souris > La colonne vertebrale comporte une succession de vertebres un peu differentes en fonction de leur position le long de I'axe antero-posterieur. LJ Portion de colonne vertebrale de souris sauvage. Q Portion de colonne vertebrale de souris mutante (mutation de trois genes : Hox AW, ClOet DIG). Des genes du developpement > Dans son livre, Gehring raconte comment, au cours de ses etudes, il s'est pris de passion pour les mecanismes de la biologie du developpement. Ici, il fait part de son emerveillement lorsqu'il a compris comment interviennent les genes homeotiques dans la construction du plan d'organisation des etres vivants. D Extrait de «La drosophile aux yeux rouges» de W. Gehring. La cle pour comprendre le developpement: les genes homeotiques «L'idee qui me fascinait le plus etait qu'un gene, a lui seul, pouvait apparemment activer tous les genes necessaires a.'edification d'une patte. A.'evidence, il s'agissait d'un gene regulateur «maitre», au sein du programme genetique, qui decidait a quel endroit du corps devaient etre edifiees les pattes. Il relevait done d'une categorie specifiant 1'architecture, le plan du corps de la mouche. C'est a cette epoque que j'ai decide d'essayer d'elucider le mecanisme d'action de ce genre de gene, ce qui, evidemment, devait fournir une cle pour comprendre le developpement.» Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 75

10 Decouvrir Une grande similitude des genes homeotiques Les genes homeotiques, dits architectes, permettent la formation d'un organe donne a une place donnee le long de I'axe anteroposterieur chez la drosophile et chez la souris. Quelles similitudes presentent les genes homeotiques appartenant a des animaux aussi differents qu'une souris et une drosophile? On a realise la transgenese du gene homeotique Hox B6 de souris sur un embryon de drosophile de telle sorte que ce gene soit tres actif au niveau de la tete de l'embryon de drosophile. Des fonctions similaires Les drosophiles obtenues presentent alors le meme aspect que des drosophiles mutantes appelees Antennapedia. Gene Hox B6 de souris I Micro-injections de copies I du gene dans un embryon de drosophile Les etapes de la transgenese. Souris normale Drosophile portant des pattes de drosophile sur la tete GUIDE D'EXPLOITATION D A partir du document 1, quelle est la consequence de I'expression du gene Hox B6 de souris sur le developpement de la drosophile? El Formuler une hypothese permettant d'expliquer que les pattes formees chez la drosophile transgenique sont des pattes de drosophile et pas des pattes de souris. O Comparer les sequences des genes homeotiques de drosophile et de souris. O Comparer les sites d'expression des genes homeotiques de souris et de drosophile. Q En quoi la decouverte des genes homeotiques chez la drosophile, la souris et de nombreuses especes d'animaux renforce-t-elle I'hypothese de l'origine commune des animaux? > Des similitudes de sequence A I'aide du logiciel Anagene (CNDP/INRP), on peut comparer les sequences de genes au sein d'une meme espece ou de deux especes differentes. Chaque lettre represente un nucleotide ; lorsqu'un nucleotide est identique a celui de la premiere sequence, il est remplace par un tiret. nsn &: m m. X» s lnu i m i i i 1 1 i i i 1 1 i i i 1 1 i i 1 1 i i i i i i i i 1 1 i i i 1 1 i i i 1 1 i i i 1 1 i i 1 1 i i i 1 1 i Traitement I dentil, s antp.adn lab.adn ubx.adn **-** ** ** ***** *** -* ** * ** **** ** -** * ** ** GAGCTftGfiGftAGGAGTTTCACTT.AATCGCTACTTGAC.CGTCGGCGAAGGATCGflG G ft ft C G GGC CC-C--T A G C ftcg AT -TC Cft-A G ft t-j Comparaison des sequences de trois genes homeotiques de drosophile : Antennapedia (antp), Labial (lab) et Ultrabithorax (ubx). Traitement Identites antpbox.adn 2KimiE_ SE3S Sl@ (_l i i i i i i i i i i 11 i i i i i i i i I i i i i I i i i i 11 t i i i i i i i i i i i i i i t i i I i i i i j ftlignement multiple de sequences d'fldn ** ** * ***** ***** ** ******** ** ***** *******.GCftftftCGCGGftAGGCAGACATACACCCGGTACCAGACTCTAGAGCTAGAGftAGC b6soubox.adn G-TCGG A CC-C C A C C G G <i r LJ Comparaison des sequences d'une portion du gene Antennapedia (antp box) de drosophile et du gene Hox B6 de souris (b6soubox). 76

11 Chez certaines drosophiles appelees Antennapedia, des pattes se developpent sur la tete a la place des antennes. Cette anomalie est liee a la mutation d'un gene homeotique. Cette mutation, en modifiant la sequence de ce gene homeotique, la rend proche de la sequence du gene a l'origine des pattes portees par les segments thoraciques. LJ Tete entiere d'une drosophile transgenique ressem blant a une drosophile Antennapedia. D Tete entiere d'une drosophile normale. Des sites d'expression similaires > Des methodes de coloration permettent de mettre en evidence les regions dans lesquelles s'expriment chacun des genes homeotiques dans des embryons de drosophile et de souris. Les resultats experimentaux ont ete synthetises dans le document ci-contre. Embryon de drosophile Chromosome 3 de la drosophile lab ; Pb dfd Tete Thorax Abdomen Gene antennapedia antp ubx abd-a abd-l -/A Chromosome 11 de la souris b-6 Gene hoxb-6 b-13 D Sites d'expression des genes homeotiques de la drosophile et des genes homeotiques de la souris portes par le chromosome 11. Les genes presentant de fortes similitudes de sequence et de fonction ont ete representes avec une meme couleur. Embryon de souris Partie posterieure Sequence nucleotidique constitutive du gene Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 77

12 Bilan Decouvrir Decouvrir Anterieur Bouche Les vertebres : vue d'ensemble La carpe, la grenouille, la poule et le lapin ont un corps divise en trois parties : tete, tronc, queue. Il presente un axe de polarite dorso-ventrale, un axe de polarite anteroposterieure et un plan de symetrie bilaterale. Tous possedent un squelette interne osseux avec une colonne vertebrale, un crane et des nageoires ou quatre membres articules et rattaches a la colonne. Les vertebres : disposition des organes Systeme nerveux Appareil cardio-respiratoire Appareil digestif Appareil urogenital La souris et la truite ont une organisation anatomique generale tres voisine : elles possedent toutes les deux des organes pairs (poumons ou branchies, pattes ou nageoires, reins...) disposes de part et d'autre du plan de symetrie bilaterale, et des organes impairs (estomac, foie, coeur...). Le plan de symetrie bilaterale observe pour la morphologie de.'animal se retrouve done dans son anatomie, meme s'il n'est pas parfait. Chaque organe a une position determinee dans l'organisme. Place des organes selon les axes de polarite. Decouvrir Decouvrir Les vertebres : des similitudes entre organes Les centres nerveux de la souris et de la truite sont en position dorsale : - l'encephale, protege par le crane, est localise dans la region anterieure ; - la moelle epiniere, protegee par la colonne vertebrale, est localisee le long de I'axe antero-posterieur. Les encephales de la souris et de la truite ont une organisation similaire ; il en est de meme pour les quatre coeurs de vertebres presentes. Les nombreuses ressemblances morphologiques et anatomiques des vertebres appuient l'idee qu'ils ont une origine commune. La mise en place du plan d'organisation Des la fecondation, l'ceuf dispose d'une polarite qui prefigure la polarite antero-posterieure. Grace a de nombreuses divisions cellulaires, la cellule oeuf devient un embryon pluricellulaire. La polarite dorso-ventrale, visible lors de la formation du tube neural, est deja presente lors de l'apparition d'une encoche a la surface de l'embryon. Les organes se forment progressivement avant I'eclosion de l'ceuf. Le tetard libere n'a cependant pas encore le plan d'organisation de 1'adulte : il sera visible apres la transformation que subira le tetard durant sa metamorphose. 78

13 Decouvrir Decouvrir Decouvrir Un developpement embryonnaire similaire Le developpement embryonnaire des vertebres debute toujours par une phase de divisions cellulaires. Un peu plus tard, la ressemblance des embryons au stade bourgeon caudal est frappante. Ces ressemblances suggerent l'existence d'un lien de parente entre ces vertebres. Un developpement sous controle Les mutants white de drosophile ne different des drosophiles sauvages que par la couleur des yeux. Les mutants bithorax de drosophile ont des organes normaux surnumeraires (ailes) mais anormalement disposes le long de I'axe antero-posterieur. Les mutants de souris presentent des vertebres thoraciques a la place des vertebres lombaires. Les mutations subies par les drosophiles bithorax et les souris entrainent l'apparition de nouveaux caracteres, sous forme d'anomalies de position des organes. La transmission de ces caracteres suggere l'existence d'un controle genetique du developpement. Ces mutations affectent des genes homeotiques. Les genes homeotiques sont des genes architectes. Au cours du developpement embryonnaire, ils activent en un territoire donne d'autres genes qui commandent la formation d'un organe precis le long de I'axe anteroposterieur. Ces mutations sont done des mutations homeotiques. Une grande similitude des genes homeotiques Une experience de transgenese montre que le transfert du gene Hox B6 de souris chez un embiyon de drosophile provoque l'apparition de pattes sur la tete de la drosophile transgenique, qui ressemble alors beaucoup a une drosophile Antennapedia. La mouche transgenique possede des pattes de drosophile a la place des antennes et non des pattes de souris! Ceci suggere que le gene Hox B6 possede la meme fonction que le gene Antennapedia. Apres transgenese, Hox B6 active certains genes chez l'embryon de drosophile qui conduisent a la formation de pattes de drosophile sur sa tete. Les genes homeotiques Hox 66 de souris et Antennapedia de drosophile possedent de nombreuses similitudes de sequence en nucleotides. De plus, les genes homeotiques chez la souris comme chez la drosophile s'expriment dans differents territoires de 1'embryon. Ils determinent le positionnement des organes le long de I'axe antero-posterieur. Cette ressemblance dans la realisation de la polarite antero-posterieure des organismes suggere l'existence d'un lien de parente pour des animaux a priori tres differents et renforce l'idee de l'origine commune des etres vivants. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 79

14 Retenir Parente et diversite des organismes L exxentiel par le texte MM Le plan d'organisation des vertebres UNE MORPHOLOGIE EXTERNE BATIE SELON LE MEME PLAN Le corps des vertebres est organise en trois parties : tete, tronc, queue, disposees le long d'un axe de polarite antero-posterieure. Le corps des vertebres presente aussi un axe de polarite dorso-ventrale et un plan de symetrie bilaterale. Motx-clex Axe de polarite anteroposterieure Droite virtuelle passant par la tete (region anterieure) et la queue (region posterieure) de I'animal. Axe de polarite dorso-ventrale Droite virtuelle passant par le dos et le ventre d'un animal. Gene homeotique Gene du developpement gouvernant, le long de I'axe antero-posterieur, d'autres genes impliques dans la formation d'un organe. Plan de symetrie bilaterale Plan virtuel separant le corps en une partie droite et une partie gauche. Plan d'organisation Ensemble des caracteristiques morphologiques et anatomiques d'animaux appartenant au meme groupe zoologique, tous apparentes. UNE ANATOMIE VOISINE Les vertebres disposent d'un squelette interne osseux et d'un systeme nerveux en position dorsale. Leur appareil digestif et leur coeur sont en position ventrale. Les differents organes de tous les vertebres se ressemblent et occupent une position similaire par rapport aux axes de polarite. Ainsi, malgre leur apparente diversite, les vertebres possedent des caracteristiques morphologiques et anatomiques communes qui defmissent le plan d'organisation des vertebres. Ces ressemblances suggerent une parente entre tous les vertebres. La mise en place du plan d'organisation des vertebres Le plan d'organisation se met en place au cours du developpement embryonnaire. La cellule ceuf subit une succession de divisions cellulaires qui aboufit a un embryon pluricellulaire. Les axes de polarite et le plan de symetrie bilaterale apparaissent. Enfin, les cellules se differencient peu a peu et les organes se forment. Les premieres etapes du developpement embryonnaire sont assez similaires chez tous les vertebres. La ressemblance des embryons renforce l'idee d'un lien de parente etroit entre vertebres. Le controle genetique du developpement embryonnaire Les differentes etapes du developpement embryonnaire se deroulent sous le controle des genes du developpement. Parmi ceux-ci, les genes homeotiques ont un role-cle : ils commandent d'autres genes responsables de la formation d'un organe donne et determinent son positionnement le long de I'axe antero-posterieur. Les genes homeotiques possedent de grandes similitudes de sequence et une meme fonction chez differentes especes animales. Cela renforce 1'hypothese d'une parente entre especes animales. 80

15 Retenir Schema de xynthexe POISSON POULET SOURIS DROSOPHILE Am iiimmifipffl JHMHHBH MS. SIMILITUDES MORPHO-ANATOMIQUES Chromosome Chromosome H I h z m _> UJ I - i o LU > vlu Q Genes architectes Cellule oeuf UJ 1 ^l_j h : l Z UJ Q_ < 1 ^ 3 Q to LU Q H E 1 -_ j -> ". 10 J I Polarite antero-posterieure Bourgeon caudal stade embryonnaire commun a tous les vertebres I Polarite dorsoventrale Polarite antero-posterieure «* i Drosophile Poiarite dorsoventrale Axes de polarite SIMILITUDES ENTRE GENES DU DEVELOPPEMENT Systeme nerveux Axe vertebral Cceur Tube digestif PARENTE ENTRE ANIMAUX 5 & ' J Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 81

16 Exercicex Exercice guide Les effets d'une mutation dans un gene Hox chez la souris Chez la souris, la colonne vertebrale presente une regionalisation le long de I'axe antero-posterieur: les vertebres ne sont pas toutes identiques. On distingue : - 7 vertebres cervicales ; - 13 vertebres thoraciques porteuses de cotes; - 6 vertebres lombaires; - 4 vertebres sacrees; - des vertebres caudales. Des chercheurs ont etudie chez la souris le gene Hox B4 : - la region ou il s'exprime a ete d.terminee ; - des souris chez lesquelles le gene Hox B4 a ete elimine ont ete obtenues en laboratoire. 1. Localisation de I'expression du gene Hox B4. La photographie montre une coupe longitudinale d'embryon de souris de 9,5 jours coloree avec un marqueur specifique des produits d'expression du gene Hox B4. 2. Portion de la colonne vertebrale d'une souris sauvage (m = sternum). 3. Portion de la colonne vertebrale d'une souris chez laquelle le gene Hox B4 a ete elimine. QUESTIONS 1. [l/cjdans quelle(s) region(s) de l'embryon de souris le gene Hox B4 s'exprime-t-il? 2. Ra/C pourquoi on considere Hox B4 comme un gene homeotique. 3. (Sa] En etablissant une relation entre la region d'expression du gene Hox B4 et les resultats de l'elimination de ce gene, proposer un role pour ce gene. Guide de resolution ^_ 1. La region ou le gene Hox B4 est exprime est reperee dans le document 1 grace a une technique de laboratoire par une couleur bleue. Localiser cette region par rapport aux axes de polarite. 2. Rappeler la definition d'un gene homeotique. Comparer les deux portions de squelette chez l'embryon sauvage et chez le mutant afin de detecter la (ou les) difference(s). 3. Determiner le territoire de l'embryon ou la mutation a des effets ; comparer avec le territoire ou le gene normal est actif. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 83

17 Exercicex Verifier ses connaissances Tests ra pides Q Quelques definitions a maitriser Definir brievement les mots ou expressions suivants : Axe de polarite. Plan de symetrie bilaterale, Plan d'organisation des vertebres, Developpement embryonnaire, Gene homeotique. Q Questions a choix multiple Parmi les affirmations suivantes, choisir la (ou les) reponse(s) exacte(s). 1. L'axe antero-posterieur d'un animal: a. est un plan de symetrie separant le corps en un cote gauche et un cote droit. b. est une droite virtuelle reliant le dos et le ventre. c. est une droite virtuelle reliant la tete et la queue. 2. Le plan d'organisation des vertebres est caracterise par: a. un squelette externe. b. un systeme nerveux en position dorsale. c. quatre membres. 3. Les axes de polarite : a. ne sont visibles qu'a la naissance ou a I'eclosion. b. se mettent en place au cours du developpement. c. se mettent en place apres la naissance ou a I'eclosion. d. sont visibles au stade bourgeon caudal. 4. Les genes homeotiques sont des genes : a. permettant la construction d'un organe. b. controlant la disposition des organes le long de I'axe antero-posterieur. c. controlant la disposition des organes le long de I'axe dorso-ventral. Restitution de connaissances Q Organiser une reponse argumentee Quels sont les arguments, pris a differentes echelles, qui permettent de dire que les organismes animaux disposent de liens de parente entre eux? A I'aide de vos connaissances issues des chapitres 1, 2 et 3, rediger et organiser la reponse avec un plan apparent. Appliquer ses connaissances A Plan d'organisation d'un embryon de vertebre Une coupe longitudinale passant par le plan de symetrie bilaterale a ete realisee chez un embryon de souris. QUESTIONS 1. Decalquer la forme generale de l'embryon et les principales structures visibles sur la coupe. 2. Legender les principaux organes : cerveau, moelle epiniere, colonne vertebrale, cceur, intestin, foie. 3. Orienter l'embryon en plaqant les axes de polarite dorsoventrale et antero-posterieure. 84

18 Exercicex % Mutations homeotiques chez la drosophile De nombreux mutants de drosophiles ont ete observes. Leur etude a contribue a la comprehension de la transmission des caracteres d'une generation a l'autre, mais aussi des mecanismes de controle du developpement. Parmi les mutants, certains sont le resultat de mutations homeotiques ; nous vous proposons, au travers de cet exercice, de les identifier. Mutant bithorax. QUESTIONS Drosophile sauvage. 1. Recopier le schema de la drosophile sauvage. Delimiter les trois segments du corps. Legender, en reperant notamment les antennes, les yeux, les pattes, les ailes, les balanciers (organes qui permettent de stabiliser le vol). 2. Comparer les mutants a la drosophile sauvage : pour cela, construire un tableau pour faire apparaitre successivement les points suivants: - la description du changement observe chez le mutant; - le nom du segment du corps au niveau duquel le changement a eu lieu; - si la mutation a provoque le changement de I'aspect d'un organe ou le nombre d'organes. 3. A partir de cette comparaison, identifier les mutants homeotiques et justifier la reponse. Chapitre 3 _ Parente et diversite des organismes 85