Origine de la diversité génétique chez la coccinelle Arlequin

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Origine de la diversité génétique

Ce sont les élytres

Toutes les coccinelles que vous voyez sur la photographie font partie d'une même espèce. Ce sont des coccinelles arlequins ou Harmonia Axyridis. On peut constater que les différents individus ne se ressemblent pas, notamment au niveau de l'ornementation de leurs élytres. Comment expliquer cette différence entre les différents individus de la même espèce appelée diversité génétique?

Au labo

Projet de recherche

On veut comprendre ce qui explique, que même si elles sont de la même espèce, toutes les coccinelles Arlequin ne se ressemblent pas. Autrement dit, comment expliquer la diversité génétique de l’ornementation des élytres chez les coccinelles Arlequin? Vous répondrez à la problématique sous la forme d'un compte-rendu structuré et montrant la démarche suivie.

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Séquencer l'ADN d'un gène

Localiser et inactiver des gènes de la coccinelle arlequin

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position (points roses) de la partie du chromosome contenant le gène responsable des motifs des élytres dans le caryotype de la coccinelle Arlequin

Déterminer le gène responsable des motifs des élytres

Il est possible de connaitre la région approximative d'un chromosome où est localisée le gène responsable d'un certain caractère (ici les motifs des élytres de la coccinelle arlequin).

Inactiver le gène itr

Inactiver le gène pnr

Inactiver le gène aor

La partie du chromosome identifiée comprend trois gènes : le gène aor, le gène pnr et le gène itr. Pour pouvoir déterminer lequel de ces 3 gènes est impliqué dans les différentes variations des motifs des élytres, il est possible d'inactiver un gène (c'est à dire empêcher l'utilisation de son information génétique pour mettre en place un caractère) et d'observer quelles en sont les conséquences sur le caractère des coccinelles correspondant (ici les motifs des élytres).

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Refaire une expérience d'inactivation

Expérience d'inactivation du gène aor

Gène aor inactif

Gène aor actif(expérience témoin)

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

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Refaire une expérience d'inactivation

Expérience d'inactivation du gène pnr

Gène pnr inactif

Gène pnr actif(expérience témoin)

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

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Refaire une expérience d'inactivation

Expérience d'inactivation du gène itr

Gène itr inactif

Gène itr actif(expérience témoin)

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Black-nspots

Red-nspots

Black-4spots

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Si vous ne le connaissez pas, peut-être faut-il faire une autre recherche avant celle-ci!

Tapez sur le clavier ci-dessous le chiffre correspondant aux chromosomes portant le gène impliqué

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

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ERREUR : ce ne sont pas les bons chromosomes! Peut être faut-il revoir votre identification!

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___

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

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Recommencer le séquencage

x__

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

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Recommencer le séquencage

x__

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

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Recommencer le séquencage

xx_

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

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xx_

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

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ERREUR : ce n'est pas le bon gène Peut être faut-il revoir votre identification!

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Il existe 4 versions (allèles) de ce gène pnr : hsp : allèle trouvé chez Black-4spots hA : allèle trouvé chez Black-nspots hC : allèle trouvé chez Black-2spots h : allèle trouvé chez Red-nspots Pour visualiser les séquences en nucléotides de 2 allèles: Black-4spots et Black-2spots, cliquez sur entrée sur le clavier ci-dessous.

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* Pour finaliser votre travail et comprendre l'existence de ces différents allèles, il faudra trouver l'enveloppe secrète dans le labo. Le mot de passe correspond aux % de ressemblances entre l'allèle black2spots et l'autre allèle .

Pour afficher les séquences en nucléotides des 2 allèles du gène pnr (allèles Black-4spots et Black-2spots) vous devez ouvrir le lien suivant :Dans le logiciel qui s'ouvre : 1) Choisir ouvrir la banque de séquences 2)Chercher le fichier "séquences du gène Pannier de la coccinelle Arlequin" et tappant le mot clef "Pannier" 3) Sélectionner uniquement les allèles que vous voulez comparer 4) Cliquez sur "Action" puis "Aligner" et regardez les ressemblances et différences (nombre de nucléotides, différences...). 5) Pour une meilleure comparaison, cliquez sur "Affichage" puis "Tableau de comparaison" 5) Analysez les informations du tableau

Saisir le pourcentage de similarité entre les deux gènes hC et hSp

Introduire le mot de passe

Qu'est ce qu'un allèle ?

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Quelques aides disponibles

Vous trouverez ici des aides méthodologiques et des aides pour mener à bien vos raisonnements. N'utilisez ces aides qu'après avoir bien réfléchi. Si malgré ces aides, vous ne savez toujours pas comment vous y prendre, n'hésitez pas à appeler votre enseignante

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compétence : communiquer à l 'écrit en organisant ses idées

organiser son compte-rendu

Rédiger le développement : il permet de montrez les étapes de votre raisonnement. - présenter les données issues des documents qui vous ont été utiles pour mener votre recherche. - présenter les expérimentations ou observations que vous avez réalisées. - présentez les résultats et l'analyse de ces expérimentations/observations - conclure sur les informations obtenues pour chaque expérimentation/ observation. Prenez soin de bien montrer les liens entre les différentes informations trouvées (fil conducteur)

Finaliser avec une conclusion : elle permet de donner une réponse finale synthétique aux questions posées . Elle peut être sous forme d'un texte qui comprend quelques phrases ou sous forme de schéma bilan.

Réaliser une introduction : Elle permet de définir la problématique c'est à dire: - expliquer le contexte dans lequel vous travaillez (à quoi on s'intéresse, qu'est ce qui nous a interpelé dans nos observations? ) - présentez la (ou les) question(s) à laquelle ( ou auxquelles) vous devez répondre.

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Mettre en valeur les différences/ressemblances de résultats entre les situations comparéesUtiliser des couleurs, des figurés, des cadres pour montrer les éléments qui serviront à l'analyse.

Respecter les règles de présentationToute représentation quelle qu'elle soit nécessite - un titre précis expliquant ce qu'on représente et les modalités d'obtention, l'échelle quand utilisée - des légendes précises

compétence : utiliser les outils de communication utilisés en sciences expérimentales

présenter des résultats expérimentaux

Choisir une représentation scientifique appropriée des résultats : Il existe de nombreuses façons de présenter des résultats: - des représentations mathématiques (tableau, graphiques, histogrammes....) - des représentations iconographiques (dessin, schéma, photographie, film...) Il faut choisir la représentation qui permet le mieux de visualiser les résultats obtenus. Un texte peut accompagner ces représentations mais un texte seul n'est pas une représentation scientifique.

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Conclure sur le rôle du facteur variable (je deduis) .L'analyse s'achève par une comparaison du résultat des différentes situations: - si les résultats sont les mêmes dans les différentes situations, le facteur variable n'intervient pas -si les résultats sont différents entre 2 situations, le facteur variable a un rôle et on doit déterminer lequel.

Associer les résultats obtenus aux données des éventuelles ressources (Je sais) Cela permet par exemple d'associer le résultat d'un test à sa signification biologique.

compétence : analyser des résultats expérimentaux

analyser des résultats

Décrire les résultats (je vois ) : Dans toute expérimentation, on met en place plusieurs situations qui ne diffèrent que par un seul paramètre appelé paramètre (ou facteur) variable. L'analyse commence par décrire, pour chaque situation testée, le résultat obtenu en précisant bien la condition testée. Lorsque c'est possible, on donnera des valeurs chiffrées.

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Pour déterminer si un gène est impliqué dans la mise en place d'un caractère (ici motif des élytres), on l'inactive et on regarde si le caractère est modifié.

Les gènes sont des fragments de chromosomes qui , quand leur information génétique est exprimé, permettent de mettre en place des caractères de l'individu. Si la notion n'est pas claire, revoir le I. et le II. du chapitre 1

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Localiser un gène

Séquencer un gène signifie déterminer la séquence en nucléotides de ce gène. Ce séquençage est intéressant car il permet ensuite de comparer les séquences des différents allèles d'un gène. Référer vous au schéma bilan sur la structure de l'ADN (chapitre 1) pour comprendre ce que représente une séquence de nucléotides.

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Séquencer un gène

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Un allèle est une version d'un gène. Par exemple, il existe différente version du gène pnr: - hsp : allèle trouvé chez Black-4spots - hA : allèle trouvé chez Black-nspots - hC : allèle trouvé chez Black-2spots - h : allèle trouvé chez Red-nspots

Qu'est ce qu'un allèle ?