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Activité 4

La diversité des individus au sein d’une espèce




Quantifier la variabilité allélique


Le séquençage des génomes permet de mieux connaître les différences qui peuvent exister entre allèles chez différents individus. Elles peuvent être minimes, chaque différence étant le résultat d’une mutation qui modifie une ou quelques bases de l’ADN. Elles peuvent aussi correspondre à des modifications de plusieurs milliers de paires de bases.

TP

Comparez des allèles de gènes humains responsables d’une variation du phénotype grâce à un logiciel de comparaison.

Matériel :
  • Logiciel de comparaison de séquence Anagène ou Géniegen :
    • De nombreuses séquences sont déjà présentes dans les logiciels, mais vous pouvez utiliser n’importe quelle séquence présente en ligne, il suffit de le sauvegarder au format adéquat. Vous pouvez par exemple utiliser cette fiche pour convertir des séquences présentes sur le site NCBI : https://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/IMG/pdf/FT__NCBI2.pdf

Protocole :
  • Ouvrir le fichier de séquence proposé ;
  • A l’aide de la fiche technique fournie, sélectionner les séquences correspondant aux différents allèles, puis comparez-les à l’aide de l’action « Alignement » ;
  • Déplacez le curseur et identifier les différences dans les séquences d’ADN en notant leur position.

Comparaison de deux allèles (h et hSp) du gène pannier chez H. axyridis

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Comparaison de deux allèles (h et hSp) du gène pannier chez H. axyridis.

Les parties identiques sont représentées par du rouge sur la droite, les interruptions mettent en évidence des séquences différentes.

Chez la coccinelle arlequin Harmonia axyridis, les individus peuvent différer les uns des autres par la taille, le nombre et la couleur des taches présentes sur leurs ailes antérieures, les élytres. Il en existe 200 types différents !

Regroupement de coccinelles H. axyridis

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Regroupement de coccinelles H. axyridis.

L’origine du motif des coccinelles arlequins


Résultat de croisements entre coccinelles arlequins

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Résultat de croisements entre coccinelles arlequins.

Les allèles portés par chaque individu sont indiqués par la lettre h.
hC/h signifie que les individus en F1 (première génération) portent deux allèles différents.

Aspect des phénotypes les plus répandus dans la nature

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Aspect des phénotypes les plus répandus dans la nature, sans modification (en haut) ou après inactivation (en bas) du gène pannier chez la coccinelle arlequin.

Des molécules ont été injectées dans les œufs de certaines coccinelles afin d’inactiver le gène pannier. Les photographies sont représentatives de tous les individus obtenus après la manipulation.

Malgré la grande diversité des motifs sur les élytres des coccinelles arlequins, 4 phénotypes sont majoritaires dans la nature. Des croisements ont été réalisés entre individus de ces phénotypes afin de déterminer si ce caractère était héréditaire. Un gène, pannier, a été suspecté d’être à l’origine de ces motifs et a donc été inactivé chez des embryons de H. axyridis.

Pistes d'exploitation

Voir les réponses

1
Doc. 2, 3. Relevez les arguments montrant que le motif des élytres est déterminé par un gène.

2
Doc. 4. Estimez le pourcentage de différences entre les allèles h et hSp.

3
Doc. 5. Résumez les différences entre les allèles étudiés chez H. axyridis.

4
Répondre à la problématique. Expliquez l’origine de la diversité des motifs des élytres chez H. axyridis, puis proposez un modèle sous forme de schéma pour expliquer la diversité des individus au sein d’une espèce.

Couleurs
Formes
Dessinez ici

Comment expliquer la diversité d’un même caractère chez des individus d’une même espèce ?


Une histoire évolutive des allèles


Un modèle d’évolution des allèles à l’origine des motifs sur les élytres de H. axyridis et Coccinella septempunctata

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Un modèle d’évolution des allèles à l’origine des motifs sur les élytres de H. axyridis et Coccinella septempunctata.

Ce modèle a été élaboré par une modélisation informatique après comparaison des séquences et quantification des différences entre les allèles chez les deux espèces étudiées. La coccinelle à 7 points C. septempunctata a la particularité d’avoir une très faible diversité allélique pour le gène pannier.

Vocabulaire

  • Élytre
    : aile antérieure rigide recouvrant chez certains insectes les ailes postérieures qui permettent le vol.

  • Phénotype
    : forme observable d’un caractère ou d’un ensemble de caractères d’un individu.
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