Sujet 10 i GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION

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1 Sujet 10 i 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points). GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Le syndrome «triplo X», un exemple de diversité du vivant Louise est une fillette de trois ans qui se distingue de ses camarades de classe par sa grande taille et un léger retard dans l acquisition du langage. Lorsque ses parents consultent le médecin traitant, celui-ci leur propose de déterminer le caryotype de Louise. Cet examen génétique révèle que la fillette possède une particularité chromosomique, le syndrome «triplo X». Document : caryotype de Louise D après Docteur Hélène Zattara, Unité de Génétique Chromosomique, Département de Génétique Médicale, Hôpital d Enfants de la Timone En tant que généticien, expliquer aux parents de Louise comment méiose et fécondation maintiennent normalement la stabilité du caryotype. Préciser ensuite comment une perturbation au cours de la méiose d un des parents peut aboutir à la présence de trois chromosomes X dans le caryotype de leur fille. Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. Il sera illustré de schémas dans lesquels on ne représentera, pour chaque cellule, que les chromosomes sexuels et une autre paire de chromosomes.

2 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (3 points). GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION : LA VIE FIXÉE La pollinisation du baobab repose sur la collaboration entre un animal et une plante. On cherche à identifier le pollinisateur. A partir de l étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de proposition du QCM. La feuille annexe complétée sera à rendre avec la copie. Document 1 : quelques caractéristiques de la fleur de baobab Modifié d après H. Baillon (extrait de Les fleurs commencent à s'ouvrir le soir et émettent un parfum nauséabond. Le lendemain matin, on retrouve la plupart d entre elles détruites. Pétales et sépales parsèment le sol et présentent de nombreuses lacérations. La couronne d étamines et le pistil sont pratiquement intacts et restent fixés à la branche. Les quelques fleurs intactes ne sont pas pollinisées. Document 2 : tableau de quelques caractéristiques des pollinisateurs Animaux Quelques caractéristiques des pollinisateurs Période Déroulement de la pollinisation d'activité Oiseau diurne Les oiseaux repèrent les fleurs de couleur rouge. Lorsque leur bec plonge au fond du tube afin d y puiser le nectar, leur tête se frotte aux étamines et le pollen adhère à leurs plumes. Chauve-souris nocturne L animal repère les grandes fleurs, blanches et nauséabondes. Il lèche le nectar tout en se recouvrant le museau de pollen. Insectes Hyménoptère diurne Les hyménoptères repèrent des fleurs présentant des couleurs bleue, jaune et ultraviolette. Ces insectes sont à la recherche d un nectar sucré. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines. Lépidoptère diurne Ces lépidoptères repèrent des fleurs présentant des couleurs bleues, jaunes et ultraviolettes. Ces insectes sont à la recherche d un nectar fluide. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines. nocturne Ces lépidoptères sont attirés par des fleurs émettant de fortes odeurs agréables. Ces insectes sont à la recherche d un nectar Diptère nocturne et diurne fluide. Ils se recouvrent de pollens en se frottant aux étamines. Les diptères sont attirés par de petites fleurs colorées, émettant de fortes odeurs nauséabondes. Ces insectes sont à la recherche d un nectar sucré. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines. Diurne = durant la journée ; nocturne = durant la nuit Extraits modifiés de Nabors, M (2004) ; Dibos, C (2010)

3 Feuille - réponse annexe à rendre avec la copie QCM : à partir des informations tirées des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions. 1- On peut déduire que la fleur du baobab est pollinisée par un animal qui : est actif la nuit et repère une fleur colorée à floraison diurne. est actif la nuit et repère une fleur blanche à floraison nocturne. est actif le jour et repère une fleur colorée à floraison diurne. est actif le jour et repère une fleur blanche à floraison nocturne. 2- On observe que les fleurs pollinisées sont détruites. On peut donc en déduire que : le pollinisateur est de grande taille et attiré par une odeur agréable des fleurs. le pollinisateur est de petite taille et attiré par une odeur agréable des fleurs. le pollinisateur est de grande taille et attiré par une odeur nauséabonde des fleurs. le pollinisateur est de petite taille et attiré par une odeur nauséabonde des fleurs 3- Les caractéristiques de la fleur de baobab permettent de déduire que la pollinisateur est : un oiseau un hyménoptère un lépidoptère diurne une chauve-souris 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points. GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Les épinoches à trois épines (Gasterosteus aculeatus) sont des poissons qui se présentent sous deux formes (épinoche marine et épinoche d'eau douce), selon le lieu où ils vivent. Leurs prédateurs varient selon les milieux de vie. À l'aide des documents ci-dessous et de vos connaissances, proposer une hypothèse que le mécanisme à l'origine de la morphologie des épinoches d'eau douce. Document 1 : Morphologie des épinoches en fonction de leur milieu de vie Les épinoches marines ont une nageoire pelvienne épineuse proéminente sur leur face ventrale, ce qui les protège des gros poissons. Les formes d'épinoche d'eau douce n'ont plus de nageoire pelvienne et sont ainsi moins vulnérables vis-à-vis des larves d'insectes prédatrices, qui ont plus de mal à s'accrocher. D après Cresko et al Parallel genetic basis for repeated evolution of armor loss in Alaskan threespine stickleback populations. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 101/

4 Document 2 : Expression du gène PITX1 impliqué dans la mise en place de la nageoire pelvienne épineuse au cours du développement des épinoches Les biologistes ont recherché les endroits de l'organisme où l'on peut détecter la présence d'arnm du gène PITX1 au cours du développement. Ces territoires sont colorés en grisé par la méthode utilisée sur des embryons d'épinoche. Les flèches indiquent la zone d'expression du gène PITX1 observé sur la face ventrale des embryons d'épinoche. D après Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks Shapiro et colli. Nature 428, Document 3 : Données moléculaires du gène PITX1 Document 3a : Comparaison des séquences du gène PITX1 impliqué dans le développement de la nageoire pelvienne épineuse chez les deux formes d'épinoches D après le logiciel anagène La portion du gène étudié est représentative des résultats obtenus sur l'ensemble du gène. La première ligne correspond au gène de l'épinoche marine et la deuxième ligne au gène de l'épinoche d'eau douce. Chaque tiret indique une identité de nucléotide. Document 3b : La régulation de l'expression du gène PITX1 Des segments d'adn appelées séquences régulatrices présents à côté des gènes, contrôlent l'expression des gènes. Ces séquences de régulation jouent un rôle central dans l'évolution de la morphologie des animaux.

5 L'expression du gène PITX1 est activée lorsque des facteurs de transcription se lient à des sites de fixation de la séquence régulatrice PEL. Le complexe ainsi formé déclenche la transcription du gène PITX1 en un ARNm par l'enzyme polymérase. Document 4 : Expériences de transgenèse sur une épinoche lacustre D après Pour La Science n 378 Janvier 2009 Une séquence régulatrice du gène PITX1 a été identifiée en 2010 et a été appelée «pel». Pour détecter si des changements dans cette séquence pouvaient être à l'origine du changement morphologique, les chercheurs ont réalisé une expérience de transgénèse. Ils ont injecté dans des œufs d'épinoche d'eau douce, une construction génique comprenant la région régulatrice «pel» des épinoches marines et le gène PITX1 noté ([pel-pitx1]). Les résultats de cette transgenèse montrent chez l'épinoche d'eau douce une nageoire pelvienne épineuse. D après acces.ens-lyon.fr i Partie 1 : Pondichéry 2015 Partie 2 exercice 1 : Amérique du Nord 2014 Partie 2 exercice 2 : Polynésie 2014

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