Exercice8 page 35 correction
On cherche à expliquer les mécanismes de diversification du vivant liés à l’existence de différentes hormones hypophysaires.
AU BROUILLON :
Saisie des informations Connaissances à interprétation Enoncé :
On étudie 3 hormones (peptide de 9 AA))AVT, ADH, OT
Présentant des similitudes
Mais ayant des fonctions différentes
à Codées par des gènes à ont une parenté
Doc 1 : présence de ces hormones dans les différents groupes de vertébrés et âge des plus anciens fossiles de ces groupes
- Seulement AVT chez les poissons : les vertébrés les plus anciens (420MA)
- AVT et OT chez les amphibiens (360MA) et Lézard et serpents (300MA)
- AVT, OT et ADH chez les mammifères (200MA) Seule 1 hormone existe chez les vertébrés les plus anciens et les 3 chez les plus récents :.
à les 3 hormones sont apparues successivement, parallèlement aux différents groupes de vertébrés Quels mécanismes ont-ils permis l’apparition de ces différentes hormones ?
Doc 3 : localisation et séquence des gènes codant pour les 3 hormones Il y a 3 gènes, à 3 locus ≠, sur le chromosome 20
Etude des similitudes : (%) (et nucléotides ≠) On note que le % de similitudes est très élevé
AVT OT ADH
AVT 100 92,6
(2≠)
85,2 (4≠)
OT 100 81,5
(5≠)
ADH 100
à 3 gènes ≠
àLes 3 gènes présentent un lien de parenté : ils dérivent d’un gène ancestral commun.
On a donc ici trois gènes apparentés, il s’agit d’une famille multigénique.
à Ces gènes sont apparus par - 2 duplications successives
- et mutations indépendantes des différentes copies, transposées sur d’autres locus du chromosome 20
il s’agit de mutations ponctuelles (substitutions)
Doc 3 : séquence peptidique des 3 hormones Comparaison : % d’identité et AA≠
AVT OT ADH
AVT 100 88,9
1AA≠/9
88,9 1AA≠/9
OT 100 77,8
2AA≠/9
ADH 100
Les mutations ponctuelles se sont traduites par des modifications de la séquence des hormones.
Nous savons que la fonction d’une protéine
dépend de sa forme qui dépend de sa séquence, on peut imagines que la modification de la séquence a à modification de forme et apparition de
nouvelles fonctions
AVT
AVT OT
AVT ADH OT
Gène ancestral
Synthèse
AVT, OT et ADH sont des peptides codés par 3 gènes ≠, situés sur le chromosome 20.
L’étude des similitudes entre ces 3 gènes montre une forte identité (àmatrice de comparaison)(doc2), toujours > à 92%, ce qui témoigne d’un fort lien de parenté qui ne peut être dû au hasard. Ces 3 gènes dérivent d’un gène ancestral commun par 2 duplications successives et des mutations indépendantes.
AVT étant apparu chez les vertébrés les plus anciens,(doc3) on peut penser qu’il s’agit du gène le plus proche du gène ancestral (420MA) qui aurait subi une duplication. 1 des 2 duplicatas, toujours sur le chromosome 20, a subi des mutations (substitutions ) et donner naissance au gène OT, existant depuis 360 MA.
Une deuxième duplication de AVT s’est produite il y a 200 MA, chez les premiers mammifères et a donné, suite à 4 mutations pontuelles le gène ADH (le plus récent).
Ces 3 gènes constituent une famille multigènique.
En considérant que l'AVT est le peptide de référence, on constate, l'existence d'une mutation faux-sens entre AVT et OT (LEU à la place de ARG) et d'une mutation faux-sens entre AVT et ADH ( PHE à la place de ILE). Il existe par contre deux différences entre OT et ADH.
Ces modifications de la séquence du peptide ont pu se traduire par des modifications de forme et donc de fonction (doc3)
Ces nouvelles fonctions ont pu être sélectionnées car apportant des avantages physiologiques aux groupes qui les possédaient. Cette diversification des hormones hypophysaires a permis une meilleure adaptation aux conditions du milieu. Par ex, ADH est présente uniquement chez les Mammifères. chez qui elle permet de diminuer les pertes hydriques. Ceci correspond à une adaptation à un mode de vie essentiellement terrestre. Une telle hormone n’aurait pas d’utilité chez les poissons ou amphibiens liés à un milieu aquatique.
Conclusion:
On assiste dans cet exemple à une
complexification du génome. Il n'existait qu'une seule hormone il y a 420 Ma : AVT.
Après duplications et mutations de AVT, il existe maintenant chez les mammifères 3 gènes codant pour 3 hormones
hypophysaires. On peut conclure sur un schéma montrant les duplications, mutations et transpositions sur le même chromosome.
