Le sujet du devoir :

Proposition de correction

Doc 1 :

Observation de deux phénotypes différents. Chaque phénotype possède des avantages et inconvénients. Les milieux de vie sont différents et on peut penser que chaque phénotype est un avantage selon chacun des milieux (plus de prédateurs en eaux marines, plus de larves d’insectes en eau douces)

La sélection naturelle a-t-elle favorisé un allèle d’un gène dans chacun des milieux ou est-ce que ce sont les paramètres du milieu qui influencent le développement de chaque forme ?

Doc 5 :

Analyse des croisements (parents = lignées pures = entièrement homozygotes)

F1 : 100 % d’un même phénotype donc caractère « présence d’épines » est dominant

F2 : pourcentages montrent qu’il n’y a qu’un seul gène en jeu et pas de codominance. On peut penser que les Épinoches marines possèdent un allèle favorisant la production d’épines et que cet allèle est dominant. Les Épinoches d’eau douce sont donc homozygotes double récessifs.

Il serait alors intéressant d’isoler et d’analyser ce gène

Doc 3a :

On a isolé le gène PITX1 impliqué dans la formation des nageoires pelviennes épineuses (cf texte du doc 2). Or, on remarque que les séquences des gènes des deux populations sont rigoureusement identiques. Cela invalide la conclusion précédente et il faut chercher autre chose pour expliquer la différence de phénotype : peut-être que les gènes sont identiques mais que l’expression des gènes diffèrent dans les deux populations ?

Doc 2 :

Analyse du doc : insister sur gène PITX1 qui est impliqué dans la production d’épines et sur la mesure de la quantité d’ARNm issu de ce gène dans les deux phénotypes.

C’est la production d’ARNm qui est différente. Mais comment se fait-il que, à partir d’un même gène, la production d’ARNm peut différer ?

Doc 3b :

Analyse du doc → la production d’ARNm du gène dépend fortement de la séquence régulatrice PEL se trouvant en amont du gène.

Sachant que les deux populations ne vivent pas dans le même environnement, on peut penser que la séquence PEL n’est pas influencée de la même manière et qu’elle sera active en eaux marines mais pas en eaux douce. Il se peut aussi que la séquence nucléotidique de cette région PEL diffère selon les populations.

Doc 4 :

Pour trancher cela, des chercheurs ont placé des régions PEL d’épinoches marines dans des œufs d’épinoches lacustres (d’eaux douces). Si c’est l’environnement qui est en cause dans l’activation de la région promotrice, alors on ne devrait pas voir de changements de phénotypes. Si c’est la séquence de PEL qui est en cause, alors les épinoches lacustres devraient posséder des épines.

Les chercheurs ont remarqué le développement d’épines. On peut donc dire que la séquence de PEL est en cause et non l’environnement.

Conclusion

On peut donc expliquer la différence de phénotype entre ces deux populations par l’expression (production d’ARNm) différente d’un même gène (PITX1) qui est un gène de développement. En effet, on sait que l’expression d’un gène de développement peut varier en fonction des populations (quantité exprimée, zone d’expression, temporalité…) bien que la séquence génétique soit identique. Ici la différence d’expression entre les deux populations s’explique par une différence dans la région régulatrice du gène PITX1 entre les deux populations. Dans un cas, le gène s’exprime (production d’ARNm puis de protéine correspondante), dans l’autre cas, il ne s’exprime pas. Cette région se transmet donc à la descendance et on peut penser que les épinoches d’eau douce possédant la région mutée ont été favorisés dans leur environnement et se sont donc davantage reproduits jusqu’à ce qu’il n’y ait plus que ce phénotype présent en eaux douces.