L’histoire de la tolérance au lactose dans les populations humaines
Actuellement 65% de la population mondiale est intolérante au lactose. Les individus intolérants au lactose digèrent mal le lait. Les manifestations d’intolérance au lactose débutent généralement vers 3-5 ans et se traduisent par un ballonnement abdominal, des douleurs abdominales, et, dans les cas les plus nets, des diarrhées. Cependant, il existe des individus tolérants au lactose qui digère très bien le lait. En France, environ 50% de la population est tolérante au lactose. Dans le cadre de l’exposition « L’alimentation en question », le muséum national d’histoire naturelle demande à différentes équipes de chercheurs de répondre à des questions posées par le public.
Une personne, intolérante au lactose, se demande si ses ancêtres étaient également intolérants au lactose ou si ce caractère est apparu au cours du temps. Elle pose alors la question suivante :
« Au cours de l’histoire humaine, l’homme est-il devenu tolérant ou intolérant au lactose ? Et pourquoi ? »
N'oubliez pas aprés avoir traité les différentes questions de conclure en répondant à la question posée ci-dessus.
Mission Tolérance au lactose -Etape 1
1) A partir du document 1, proposez une hypothèse sur l’origine des phénotypes LP et LNP
Document 1 : Des phénotypes liés à la tolérance au lactose
Le lactose est le composant principal du lait qui constitue le régime alimentaire du nouveau-né. Sa digestion nécessite une enzyme, la lactase, présente dans le tube digestif de tous les enfants jusqu'à l'âge de 6-7 ans. Certains adultes, dit « lactase persistants » ou « LP » synthétisent toujours la lactase et digèrent le lait. D'autres, dits « lactase non persistants » ou « LNP » sont intolérants au lactose : ils ne produisent plus de lactase à l'âge adulte et présentent des troubles digestifs s'ils ingèrent du lait.
Mission Tolérance au lactose -Etape 1
2) Cliquez sur le bouton ci-dessous et proposez une stratégie pour tester votre hypothèse
StRATEGIE
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
Des données génétiques à traiter avec GENIEGEN2
• Le fichier famille LP LNP.edi de la banque de séquence du logiciel contient les séquences de 2 allèles du gène de la lactase pour deux parents de phénotype LP et pour leurs deux enfants l’un LP, l’autre LNP. La séquence nommée Pro-CDS-Persistante.adn ne doit pas être prise en compte. Exploitez de manière rationnelle les séquences pour apporter une réponse rigoureuse à la première question posée de l'étape 2.
GENIEGEN2
1) Montrer que votre hypothèse de départ est fausse
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
En comparant les génomes d’individus LNP et LP, les chercheurs ont identifié un gène qui contrôle l’activité du gène de la lactase : gène LCT. Le fichier allèles LCT.edi contient les séquences d’un allèle LCT présent chez un individu LNP et de 4 allèles LCT présents chez des individus LP. Télécharger et enregister la séquence en cliquant sur le bouton séquence. Exploitez-la dans Genigen2.
Sequence
2) Montrer que l’origine des phénotypes LP et LNP est tout de même génétique en précisant le rôle du gène impliqué.
GENIEGEN2
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
Document 2 : Une aide venue du passé….
Grâce aux techniques modernes, on peut connaître les génomes d’êtres humains disparus à partir de restes fossiles. Ainsi, il est possible de prélever de l’ADN dans des os datés de plusieurs milliers d’années, de le séquencer et de le comparer à l’ADN de notre espèce Homo sapiens.
3) Proposer une stratégie pour déterminer quel phénotype est apparu au cours du temps : est-ce le phénotype LP ou le phénotype LNP ?
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
A l’aide des ressources suivantes, montrer que c’est le phénotype LP qui est apparu au cours du temps et dater son apparition.
Document 3 L'analyse de l'ADN contenu dans différents squelettes fossiles européens a permis de calculer la fréquence des allèles LCT LP depuis 10000 ans.
Présentez les informations saisies après l'étude du document
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
Des données génétiques à traiter avec GENIEGEN2 : Le fichier alleles LCT ET3.edi contient les séquences des allèles LCT LP et LCT LNP chez l’homme et de l’allèle LCT fossile (allèle séquencé dans l’ADN d’une momie datée de -5000 ans). Télécharger et enregister la séquence en cliquant sur le bouton séquence.Exploitez-la dans Genigen2
Sequence
Présentez les informations saisies après l'étude dans Geniegen
GENIEGEN2
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
N'oubliez pas de répondre à la question posée au début de l'étape 3 avant de passer à la suite
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
L’apparition des allèles LCT LP résulte de mutations, aléatoires qui se sont produites au cours du temps. 1) Présentez les principales informations tirées des documents2) Expliquer la relation entre la consommation de lait et la fréquence du phénotype LP dans une population 3) Expliquer la variation de la fréquence du phénotype LP de l’est vers l’ouest de l’Europe
Ressources :
- Le mécanisme de la sélection naturelle (vu en seconde) qu'il ne faudra pas négliger!
- Document 4 Fréquence du phénotype LP
- Document 5 Histoire des populations
- Document 6 Données sur les populations
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 4 : La fréquence du phénotype LP dans différentes populations européennes
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 5 : histoire des populations humaines
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 6 : Données sur les populations africaines et du Moyen-Orient
Fréquence du caractère LP dans les populations de deux pays africains et dans celles du Moyen-Orient.
D'après : Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence. Catherine J. E. Ingram et All. Hum Genet (2009)
tolerance au lactose
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L’histoire de la tolérance au lactose dans les populations humaines
Actuellement 65% de la population mondiale est intolérante au lactose. Les individus intolérants au lactose digèrent mal le lait. Les manifestations d’intolérance au lactose débutent généralement vers 3-5 ans et se traduisent par un ballonnement abdominal, des douleurs abdominales, et, dans les cas les plus nets, des diarrhées. Cependant, il existe des individus tolérants au lactose qui digère très bien le lait. En France, environ 50% de la population est tolérante au lactose. Dans le cadre de l’exposition « L’alimentation en question », le muséum national d’histoire naturelle demande à différentes équipes de chercheurs de répondre à des questions posées par le public. Une personne, intolérante au lactose, se demande si ses ancêtres étaient également intolérants au lactose ou si ce caractère est apparu au cours du temps. Elle pose alors la question suivante :
« Au cours de l’histoire humaine, l’homme est-il devenu tolérant ou intolérant au lactose ? Et pourquoi ? »
N'oubliez pas aprés avoir traité les différentes questions de conclure en répondant à la question posée ci-dessus.
Mission Tolérance au lactose -Etape 1
1) A partir du document 1, proposez une hypothèse sur l’origine des phénotypes LP et LNP
Document 1 : Des phénotypes liés à la tolérance au lactose
Le lactose est le composant principal du lait qui constitue le régime alimentaire du nouveau-né. Sa digestion nécessite une enzyme, la lactase, présente dans le tube digestif de tous les enfants jusqu'à l'âge de 6-7 ans. Certains adultes, dit « lactase persistants » ou « LP » synthétisent toujours la lactase et digèrent le lait. D'autres, dits « lactase non persistants » ou « LNP » sont intolérants au lactose : ils ne produisent plus de lactase à l'âge adulte et présentent des troubles digestifs s'ils ingèrent du lait.
Mission Tolérance au lactose -Etape 1
2) Cliquez sur le bouton ci-dessous et proposez une stratégie pour tester votre hypothèse
StRATEGIE
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
Des données génétiques à traiter avec GENIEGEN2
• Le fichier famille LP LNP.edi de la banque de séquence du logiciel contient les séquences de 2 allèles du gène de la lactase pour deux parents de phénotype LP et pour leurs deux enfants l’un LP, l’autre LNP. La séquence nommée Pro-CDS-Persistante.adn ne doit pas être prise en compte. Exploitez de manière rationnelle les séquences pour apporter une réponse rigoureuse à la première question posée de l'étape 2.
GENIEGEN2
1) Montrer que votre hypothèse de départ est fausse
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
En comparant les génomes d’individus LNP et LP, les chercheurs ont identifié un gène qui contrôle l’activité du gène de la lactase : gène LCT. Le fichier allèles LCT.edi contient les séquences d’un allèle LCT présent chez un individu LNP et de 4 allèles LCT présents chez des individus LP. Télécharger et enregister la séquence en cliquant sur le bouton séquence. Exploitez-la dans Genigen2.
Sequence
2) Montrer que l’origine des phénotypes LP et LNP est tout de même génétique en précisant le rôle du gène impliqué.
GENIEGEN2
Mission Tolérance au lactose -Etape 2
Document 2 : Une aide venue du passé….
Grâce aux techniques modernes, on peut connaître les génomes d’êtres humains disparus à partir de restes fossiles. Ainsi, il est possible de prélever de l’ADN dans des os datés de plusieurs milliers d’années, de le séquencer et de le comparer à l’ADN de notre espèce Homo sapiens.
3) Proposer une stratégie pour déterminer quel phénotype est apparu au cours du temps : est-ce le phénotype LP ou le phénotype LNP ?
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
A l’aide des ressources suivantes, montrer que c’est le phénotype LP qui est apparu au cours du temps et dater son apparition.
Document 3 L'analyse de l'ADN contenu dans différents squelettes fossiles européens a permis de calculer la fréquence des allèles LCT LP depuis 10000 ans.
Présentez les informations saisies après l'étude du document
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
Des données génétiques à traiter avec GENIEGEN2 : Le fichier alleles LCT ET3.edi contient les séquences des allèles LCT LP et LCT LNP chez l’homme et de l’allèle LCT fossile (allèle séquencé dans l’ADN d’une momie datée de -5000 ans). Télécharger et enregister la séquence en cliquant sur le bouton séquence.Exploitez-la dans Genigen2
Sequence
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GENIEGEN2
Mission Tolérance au lactose -Etape 3
N'oubliez pas de répondre à la question posée au début de l'étape 3 avant de passer à la suite
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
L’apparition des allèles LCT LP résulte de mutations, aléatoires qui se sont produites au cours du temps. 1) Présentez les principales informations tirées des documents2) Expliquer la relation entre la consommation de lait et la fréquence du phénotype LP dans une population 3) Expliquer la variation de la fréquence du phénotype LP de l’est vers l’ouest de l’Europe
Ressources :
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 4 : La fréquence du phénotype LP dans différentes populations européennes
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 5 : histoire des populations humaines
Mission Tolérance au lactose -Etape 4
Document 6 : Données sur les populations africaines et du Moyen-Orient Fréquence du caractère LP dans les populations de deux pays africains et dans celles du Moyen-Orient.
D'après : Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence. Catherine J. E. Ingram et All. Hum Genet (2009)