du côté des élèves - S - Les photorécepteurs rétiniens : un produit de l'évolution
La consigne globale est : "À partir de l’exploitation des données moléculaires proposées, recherchez la signification évolutive de la vision trichromatique".
- Premier temps : pigments rétiniens et parentés entre espèces
- Deuxième temps : mécanismes à l'origine de la diversité des pigments rétiniens
Premier temps : pigments rétiniens et parentés entre espèces
"À partir de l’exploitation des données moléculaires proposées, confirmez l’appartenance de l’Homme au groupe des Primates et précisez les relations de parenté entre l’Homme et les autres Primates".
- La démarche de résolution pourrait être la suivante :
| Etapes | Production |
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Exploitation informatique (avec GenieGen ou Anagène) du fichier "Complet_OpsinesS.edi" |
Une matrice des ressemblances générée avec le logiciel GenieGen :
Pourcentages de ressemblances entre les séquences protéiques de l'opsine S chez différentes espèces |
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Utilisation de la matrice des ressemblances pour trouver un argument en faveur de l’appartenance de l’Homme au groupe des Primates |
On observe que la séquence d'acides aminés de l'opine S de l'Homme ressemble davantage à celle des Primates (ici le Chimpanzé, le Gorille, le Bonobo, le Macaque, le Saïmiri, l'Alouate et le Cebus) qu'à celle de la souris (un non-Primate). Il s'agit là d'un argument en faveur de l'appartenance de l'Homme au groupe des Primates. |
| Reconnaissance du(des) plus proche(s) parent(s) de l'Homme |
Les similitudes de séquences les plus importantes sont celles observées entre la séquence protéique de l'opsine S de l'Homme et celle du Chimpanzé et du Bonobo. Ceci étaye l'idée que les plus proche parents de l'Homme, dans la nature actuelle, sont le Chimpanzé et le Bonobo. |
- Conclusion à propos de cette activité :
La comparaison des séquences des opsines aura permis de sensibiliser les élèves à l'idée que chez des espèces différentes, on peut rencontrer des molécules dont les séquences montrent des ressemblances importantes, ne pouvant être attribuées au hasard. On parle d'homologie moléculaire (terme non exigé dans les nouveaux programmes). Les espèces possédant ces molécules doivent avoir une origine commune.
Les scientifiques utilisent ces ressemblances moléculaires pour préciser le degré de parenté entre les espèces : des espèces sont d’autant plus apparentées que les séquences de leurs molécules sont semblables. En filigrane, on utilise le raisonnement phénétique -terme non exigé dans les nouveaux programmes.
En appliquant ce raisonnement aux séquences d'acides aminés des molécules d’opsines contenues dans les cônes, on confirme d’une part que l’Homme, parmi les Mammifères, fait partie des Primates, et d’autre part qu’au sein des Primates ses plus proches parents sont le Chimpanzé (=chimpanzé commun (Pan troglodytes)) et le Bonobo (= chimpanzé nain (Pan paniscus)).
Voir la possibilité 2 (incursion de Phylogène) permettant d'atteindre les mêmes notions ...
Deuxième temps : mécanismes à l'origine de la diversité des pigments rétiniens
"À partir de l’exploitation des données moléculaires proposées, proposez une explication à la diversité actuelle des pigments rétiniens".
- La démarche de résolution pourrait être la suivante :
| Etapes | Production |
| Exploitation informatique (avec GenieGen ou Anagène) du fichier "Pack_pigments_Homme.edi" |
Deux matrices des ressemblances générée avec le logiciel GenieGen :
Pourcentages de ressemblances entre les séquences protéiques des pigments rétiniens (rhodopsine et opsines) de l'Homme
Pourcentages de ressemblances entre les séquences nucléotidiques des gènes codant pour les pigments rétiniens (rhodopsine et opsines) de l'Homme |
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Utilisation des matrices des ressemblances pour proposer une interprétation
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En s'appuyant sur les informations de l'aide scientifique, on peut proposer l'interprétation suivante:
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| Schématisation d'une histoire évolutive possible des gènes codant pour les pigments rétininiens |
En adaptant le modèle de schéma de l'aide scientifique au cas des gènes codant pour les pigments rétiniens, on peut proposer le schéma suivant :
Le logiciel fournit directement une matrice des distances. L'élève est invité à déplacer les étiquettes (noms des pigments) pour proposer une chronologie des duplications.
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- Conclusion à propos de cette activité :
L'étude ainsi réalisée aura permis de reconnaître, dans le génome d’une même espèce, la présence de gènes homologues (terme non exigé dans les nouveaux programmes). On dit que ces gènes appartiennent à une même famille multigénique.
- Pour aller plus loin :
- voir un raisonnement conduisant à la datation des duplications :
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/mecanismes/opsines/html/resultatscomparaison.htm
- voir un raisonnement concernant la vision des couleurs chez le singe Cebus :
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/mecanismes/opsines/html/conclusion3.htm
