Diversité des motifs élytraux chez les coccinelles arlequins

L'origine de la diversité intraspécifique

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Capacités travaillées : Exploiter des informations issues de documents et d’un logiciel de comparaison de séquences d’ADN ; Pratiquer des démarches scientifiques (analyse de résultats d’expérience) pour expliquer la variabilité phénotypique chez une espèce commune animale.

N'oubliez pas de vous référer aux critères de réussite si vous êtes bloqués ! Et pensez bien à répondre au problème : "Comment expliquer la variabilité du caractère "motif des élytres" chez les coccinelles arlequins ?"

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Les élytres des coccinelles arlequins (H. axyridis) correspondent à des ailes durcies qui peuvent être ornées de points noirs sur fond jaune ou rouge ou de points rouges sur fond noir. Jusqu’à 200 formes différentes ont été décrites dans le monde !

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Maintenant à vous de jouer !

En utilisant les différents outils à ta disposition dans le laboratoire suivant, réponds aux questions 1 à 4 sur un document LibreOffice à envoyer à la fin du créneau via l'ENT. Ce document doit être enregistré au format suivant : NOM_PRENOM_CLASSE.

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Quelques notions de génétique

Séquencer l'ADN

Inactiver un gène

La notion d'espèce

Quelques notions de génétique

Séquencer l'ADN

Inactiver un gène

La notion d'espèce

Quelques notions de génétique utiles pour répondre à la Q4.

Question 4

Séquencer l'ADN

Inactiver un gène

La notion d'espèce

Quelques notions de génétique utiles pour répondre à la Q4.

Question 4

Séquencer l'ADN

Inactiver un gène

La notion d'espèce

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Entrez le chiffre correspondant au chromosome concerné par le séquençage

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

___

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

___

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

x__

Recommencer le séquençage

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

x__

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

xx_

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Indiquez le nom du gène que vous voulez séquencer(trois lettres)

xx_

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La séquence d'ADN demandée a bien été séquencée.Il existe 4 versions (allèles) de ce gène pnr ("pannier") :

• Allèle trouvé chez Black-4 spots
• Allèle trouvé chez Black-n spots
• Allèle trouvé chez Black-2 spots
• Allèle trouvé chez Red-n spots

Pour visualiser et comparer ces séquences, suivez les instructions ci-dessous sur le logiciel en ligne Geniegen 2:

- Ouvrir la banque de séquences - Saisir « pannier » dans mots-clés - Sélectionner le fichier « séquences du gène pannier de la coccinelle Arlequin (pannier.edi) » - Cliquer sur charger ces séquences - Déselectionner Coccinella septempunctata - Actions : "aligner les séquences sélectionnées"

Vers Geniegen 2

Besoin d'aide ?

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Entrez le chiffre correspondant au chromosome concerné par le séquençage

ERREUR 404 : Vérifiez qu'il s'agit du bon gène ou du bon chromosome

Recommencer le séquençage

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Résultats de secours : Comparaison d'extraits des allèles du gène pannier chez 4 coccinelles arlequins

INFO

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Avec des méthodes statistiques, il est possible de déterminer de manière assez précise la région responsable d'un caractère (ici, le motif sur les élytres des coccinelles)

Connaître la région responsable du motif des élytres

INFO

Caryotype de la coccinelle arlequin

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Nous avons identifié une région bien précise du chromosome 4 de la coccinelle arlequin, dont les variations de séquences sont associées à des variations de couleurs sur les élytres. Cette région comprend trois gènes : le gène aor, le gène pnr et le gène itr. Pour pouvoir trancher entre ces trois gènes, il y a possibilité d’inactiver chaque gène et d’observer les effets sur les caractéristiques de la coccinelle.

Inactiver le gène itr

Inactiver le gène pnr

Inactiver le gène aor

Question

Expérience d'inactivation du gène aor

Black-2 spots

Red-n spots

Black-n spots

Black-4 spots

Gène aor actif (témoin)

Black-n spots

Black-4 spots

Black-2 spots

Red-n spots

Gène aor inactif

Nouvelle expérience d'inactivation

Expérience d'inactivation du gène pnr

Black-2 spots

Red-n spots

Black-4 spots

Black-n spots

Gène pnr actif (témoin)

Red-n spots

Black-4 spots

Black-n spots

Black-2 spots

Gène pnr inactif

Nouvelle expérience d'inactivation

Expérience d'inactivation du gène itr

Red-n spots

Black-4 spots

Black-n spots

Black-2 spots

Gène itr actif (témoin)

Black-2 spots

Red-n spots

Black-4 spots

Black-n spots

Gène itr inactif

Nouvelle expérience d'inactivation

Questions (répondre sur un fichier LibreOffice)

Q3. Exploiter les résultats d’expériences d'inactivation de gènes pour identifier le gène responsable des motifs élytraux chez les coccinelles arlequins.

Revoir les résultats d'expériences d'inactivation de gènes :

Critères de réussite

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Doc 1 : Comment définir une espèce ?

Un concept flou et une multitudes de définitions

L'espèce est un concept flou dont il existe une multitude de définitions dans la littérature scientifique. La définition la plus communément citée est celle du concept biologique de l'espèce énoncé par Ernst Mayr en 1942 : " Les espèces sont des groupes de populations naturelles, effectivement ou potentiellement interfécondes, qui sont génétiquement isolées d'autres groupes similaires". A cette définition, il a ensuite été rajouté que les individus d'une espèce engendrent une descendance viable et fertile.

Interféconds = Capables de se reproduire entre eux

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Doc 1 : Comment définir une espèce ?

Un concept flou et une multitudes de définitions

L'espèce est un concept flou dont il existe une multitude de définitions dans la littérature scientifique. La définition la plus communément citée est celle du concept biologique de l'espèce énoncé par Ernst Mayr en 1942 : " Les espèces sont des groupes de populations naturelles, effectivement ou potentiellement interfécondes, qui sont génétiquement isolées d'autres groupes similaires". A cette définition, il a ensuite été rajouté que les individus d'une espèce engendrent une descendance viable et fertile.

Interféconds = Capables de se reproduire entre eux

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Document 2 : Tableau des résultats de croisements

Des croisements* ont été réalisés entre différentes coccinelles : Coccinella septempunctata et 4 coccinelles arlequins (Arlequin black-4 spots, Arlequin black- n spots, Arlequin red – n spots et Arlequin black- 2 spots). Les résultats des croisements, ainsi que les phénotypes** des coccinelles sont présentés dans le tableau ci-dessous.

* Un croisement correspond à la réalisation d’une reproduction sexuée entre deux individus, à l’origine d’une descendance. ** Phénotype : ensemble des caractères observables d’un organisme.

Des difficultés à comprendre ce tableau ?

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Document 2 : Tableau des résultats de croisements

Des croisements* ont été réalisés entre différentes coccinelles : Coccinella septempunctata et 4 coccinelles arlequins (Arlequin black-4 spots, Arlequin black- n spots, Arlequin red – n spots et Arlequin black- 2 spots). Les résultats des croisements, ainsi que les phénotypes** des coccinelles sont présentés dans le tableau ci-dessous.

* Un croisement correspond à la réalisation d’une reproduction sexuée entre deux individus, à l’origine d’une descendance. ** Phénotype : ensemble des caractères observables d’un organisme.

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Questions (répondre sur un fichier LibreOffice)

Q1. A partir des documents 1 et 2, déterminer si les coccinelles arlequins et Coccinella septempunctata appartiennent à la même espèce. Justifier. Q2. A partir des documents 1 et 2, déterminer si les variations de motifs élytraux des coccinelles arlequins sont des variations intraspécifiques (au sein d’une même espèce) ou spécifiques (entre différentes espèces). Justifier

Revoir le document 1 : Revoir le document 2 :

Critères de réussite

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Quelques notions de génétique

Gène

Génome

Portion de chromosome correspondant à une séquence nucléotidique particulière et codant un caractère

Ensemble des gènes d'une espèce

Génotype

Allèle

Ensemble des allèles d'un individu

Version d'un gène. Il peut y avoir plusieurs versions d'un mêmeê gène.

Mutation

Phénotype

Modification rare, accidentelle ou provoquée, de la séquence nucléotidique

Ensemble des caractères observables d'un individu

Schéma des différents types de mutations

Tu peux maintenant déterminer quelles sont les mutations que tu as pu observer sur les séquences alléliques.

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