2.A.4 Flashcards
domestication des plantes def
développement ou l’acquisition de certains caractères, de la perte d’autres
caractères du fait de l’intervention de l’homme.
selection empirique - vers 10000 ans - neolithique = epoque ou homme commence a devenir sedentaire en pratiquant agriculture et elevage
des végétaux par
exemple:
* Sélection de maïs à 1
tige et à gros épis dont
les grains restent
soudés
* Sélection de grosses
carottes au gout sucré
et riche en carotènes
Perte de leurs défense chimique ou
de leurs capacités à se disséminer
* Augmentation de la productivité et
de la diversité génétique par
obtention de variétés locales
adaptées à un terroir
selection programmee - Vers 1700,
découverte des
mécanismes de la
reproduction
sexuée chez les
plantes
Début du XXème
siècle,
compréhension
des mécanismes
de la génétique
(l’homme intervient dans les
mécanismes de la
reproduction sexuée)
* Autofécondation permet de
d’obtenir des variétés de
lignées pures
* Fécondation croisée permet
de transférer un caractère
intéressant sur une autre
variété et d’obtenir des
hybrides
Augmentation nette de la
productivité
* Mais diminution de la diversité
génétique
* Nécessité de s’approvisionner en
semences chaque année pour les
variétés hybrides
transferts de genes -A partir des années
1980
Transferts de gènes par
l’utilisation de
plasmides modifiés
intégrant un gène
d’intérêt (ex: résistance
à un insecte ravageur)
* Transferts de gènes
grâce à l’enzyme Crispr-
Cas9 qui permet
d’intervenir
directement sur le
génome des plantes
Augmentation de la productivité
(plus aucunes limites dans le
contrôle des caractères des
plantes)
* Diminution de la biodiversité
* Innocuité sanitaire non
démontrée
risque de pollution genetique
fragilites cultures de banane a fusariose
La fusariose est une maladie
causée par un champignon
(fusarium oxysporum) s’attaquant
au système vasculaire des
bananiers. Ce champignon
résistant aux fongicides est
presque impossible à éradiquer. Il
faut abandonner la plantation car
le champignon vit dans la terre et
y demeure plusieurs années:
1960: éradication de la banane
Gros Michel décimée par la
fusariose
Depuis culture intensive de la
banane Cavendish (95% des
bananes commercialisées)
résistante à la fusariose.
1994: mutation du fusarium
(souche FocTR4) qui s’attaque
désormais aux bananiers
Cavendish en Asie du Sud-Est,
Australie et Afrique, crainte d’une
contamination en Amérique latine:
fusariose - solutions envisageables
- Désinfecter les outils et les véhicules
sortant des plantations - Modifier la composition du sol pour
créer un environnement défavorable au
champignon - Obtenir d’autres variétés de bananes
cultivées par sélection ou mutation - Séquencer les génomes, identifier des
gènes de résistance - Augmenter la production clonale
d’individus sains de meilleure qualité
Des pratiques
culturales plus
vertueuses pour
limiter les dégâts
occasionnés par les
parasites tout en
réduisant l’utilisation
de produits
chimiques:
Exemple de la
septoriose maladie
fongique s’attaquant
aux cultures de blé
tendre:
Le blé tendre présente de nombreuses variétés qui peuvent être
attaquées par différents champignons parasites: rouille oïdium,
septoriose.
Le recours aux pesticides favorisant l’émergence de champignons
résistants, on a cherché à réduire la progression de la septoriose en
associant 4 variétés de blé sur une même parcelle:
Les résultats montrent
que l’association des 4
variétés diminue la
surface foliaire atteinte
par la septoriose dans
des parcelles non
traitées comme dans
des parcelles traitées.
La culture en
association réduit la
progression des
maladies par: - Un effet dilution - Un effet barrière - Un effet prémunition
Alimentation riche en amidon et evolution humaine
Certaines populations traditionnelles comme ici en Sibérie chez les
Yakoutes ont une alimentation pauvre en amidon (chasse, pêche,
élevage constitue la plus grande partie de leur alimentation). Les
européens, américains ou les Japonais ont une alimentation riche en
amidon, produit par l’agriculture (céréales, légumineuses, féculents)
Les populations ayant un régime alimentaire riche en amidon
semblent posséder davantage de copies du gène AMY1 que celles qui
ont un régime pauvre en amidon.
Le gène AMY1 code pour l’enzyme capable de digérer l’amidon:
l’amylase.
La teneur en amylase de la salive augmente quand le nombre de copies du gène
AMY1 porté par une personne est important
On peut faire l’hypothèse, que le nombre de copies du gène dans les populations
ayant régime alimentaire riche en amidon a été sélectionné au fil des générations.
En effet, si dans une population, une personne digère mieux l’amidon (parce qu’elle
a davantage de copies du gène), elle aura un avantage sélectif (meilleur taux de
survie, meilleur taux de reproduction) qui sera à l’origine d’une augmentation de la
proportion d’individus possédant ce caractère dans la génération suivante.
Alimentation et évolution de la mâchoire des humains
On observe une diminution de taille de la mâchoire inférieure chez les humains depuis plusieurs milliers d’années qui résulte
très probablement d’une réduction de la puissance des muscles masticateurs. On peut imaginer, qu’aujourd’hui, la nécessité de
muscles masticateurs puissants est moindre qu’il y a 6000 ans, notamment parce que la cuisson des aliments est devenue
fréquente et que les végétaux sélectionnés sont plus faciles à mastiquer que les végétaux sauvages:
Evolution des sources alimentaires en oméga 3 et évolution humaine:
Les oméga 3, et les oméga 6 sont des acides gras indispensables au développement
du cerveau (entre autres). Ils sont synthétisés par l’organisme à partir d’aliments
d’origine végétale (huile végétale, noix, légumes feuilles) ou à partir d’aliments
d’origine animale (viandes, œufs, poissons). Deux enzymes clés: FADS1 et FADS2
interviennent dans ces voies de biosynthèse
Selon les régimes alimentaires, les proportions des différents acides gras de ces
deux catégories ne sont pas les mêmes. En conséquence, les voies métaboliques de
ces acides gras doivent s’adapter aux différents régimes alimentaires.
Chez les Européens, au cours du Néolithique, il y a eu un changement d’alimentation depuis une alimentation riche en viande (issue de la
chasse) vers une alimentation plus riche en végétaux d’origine agricole. Or ce régime alimentaire fournit des acides gras oméga-3 et omégas-6
devant subir des réactions supplémentaires dans les voies de synthèse.
On peut donc proposer que les individus qui possédaient les allèles des enzymes FADS permettant d’adapter les voies de biosynthèse à ces
nouveaux régimes alimentaires ont été favorisés (meilleure survie, meilleure reproduction). Les allèles sont devenus plus fréquents dans les
générations suivantes et ce sont ainsi répandus dans les populations européennes.
autofecondation / fecondation croisee = comment faire + crossing over
Un plant de maïs possède des fleurs males (1 à son extrémité) et des fleurs femelles à l’origine des épis.
L’autofécondation peut se faire en enveloppant la plante avec une filet qui empêche tout autre pollen de se déposer sur les
pistils des fleurs femelles.
La fécondation croisée consiste à extraire les fleurs mâles du plant de maïs porte-graine pour ne laisser que des plants femelles,
choisir un plant de maïs dont on souhaite sélectionner le caractère, extraire et déposer le pollen de cet individu sur les pistils
des fleurs femelles du plant porte-graine.
Dans la génération F2, on constate une immense majorité de phénotypes parentaux, c’est-à-dire [grains colorés; arrondis] ou
[grains incolores; déprimés], cela signifie que les 2 gènes étudiés « couleur des grains » et « aspects des grains » sont situés sur
le même chromosome. Les phénotypes recombinés nous permettent que des crossing-over peuvent se dérouler lors de la
prophase I de méiose.
- Production du maïs transgénique Bt: maïs génétiquement modifié pour résister à un insecte ravageur: la pyrale
Avantages de l’utilisation de maïs Bt Risques de l’utilisation de maïs Bt
- La toxine n’est toxique que sur les insectes, de plus elle n’est produite que dans
les parties vertes de la plante qui n’est pas consommée par l’homme - Cette toxine est très efficace et élimine les insectes avant même qu’ils n’aient eu
le temps de réaliser des dégâts - La toxine ne peut pas être lessivée dans l’environnement comme c’est le cas pour
les insecticides chimiques répandus dans les cultures - L’utilisation de ce maïs permet de réduire l’utilisation d’insecticides chimiques
qui se répandent dans l’environnement et peuvent détruire d’autres insectes
utiles à conservation de la biodiversité
Risques de l’utilisation du mais Bt
* Le principal risque concerne
l’apparition de chenilles résistantes à la
toxine, il s’agit donc d’être et de rester
vigilant pour pouvoir intervenir avant
que la fréquence d’un tel gène
devienne incontrôlable.
Montrer que le processus de domestication porte sur des aspects génotypiques et phénotypiques:
Les β-carotènes sont issus d’une voie métabolique faisant intervenir de nombreuses enzymes dont les
plans de fabrication sont inscrits dans l’ADN. Ainsi le gène PSY permet la production de l’enzyme PSY
qui intervient dans une des réactions qui conduit à la synthèse de β-carotènes par les plants de carotte.
Le taux de transcription est élevé dans les carottes domestiquées par rapport aux carottes sauvages
(près de 10 fois plus), l’homme a donc sélectionné au cours du temps des plants de carottes
génotypiquement différentes (surexprimant le gène PSY) et phénotypiquement différentes: présence
d’un taux élevé de caroténoïdes, de couleur orange, charnues, juteuses et sucrées et présentant peu de
lignine.
Montrer que le processus de domestication a permis de retenir des caractères intéressants pour
l’Homme:
L’ancêtre de la carotte possède une racine mince et blanche au gout amer et à la texture fibreuse du
fait de sa richesse en lignine, ce n’est qu’au XVIème siècle que les premières variétés de carottes
oranges sont obtenues par croisement. Ces pigments oranges, des β-carotènes participent à la
synthèse du rétinol (=forme active de la vitamine A) indispensable à la vision, au bon fonctionnement
du système immunitaire, à la production de la mélanine et à la protection de la peau et des tissus
épithéliaux, c’est donc un caractère d’importance qui a été sélectionné par l’homme au cours de la
domestication de cette espèce.
tomates sauvages et mutees
La tomate sauvage est un petit fruit partagé en 2 loges (carpelles) contenant des graines. Elle est originaire du nord-ouest de l’Amérique du Sud.
Les nombreuses variétés de tomates qui existent sur le marché sont le résultat de modifications génétiques exercées par l’homme: par exemple, on peut
obtenir une nouvelle variété de tomate présentant 2 caractères d’intérêt par l’hybridation de 2 variétés de tomates présentant chacune un des deux
caractères d’intérêt:
Variété A: le caractère « jointless » est intéressant pour la récolte car ces tomates se détachent en laissant leur pédoncule sur le plant de tomate.
Variété B: le caractère « maturation ralentie » est intéressant car ces tomates se conservent plus longtemps.
Le croisement de ces 2 variétés de lignée pure donne des individus hybrides (F1) dont le phénotype est:
[maturation ralentie; non jointless].
Ce phénotype permet de déduire que l’allèle « maturation ralentie » est dominant sur l’allèle « maturation normale » et que l’allèle « non jointless » est dominant sur l’allèle « jointless ». On peut également donner le génotype de ces individus hybrides F1: (maturation ralentie+ //maturation normale- ; non jointless+ //jointless- ) Le croisement des individus de F1 avec le parent de variété A, double homozygote récessif de génotype: (maturation normale- //maturation normale- ; jointless- //jointless- )
Donne des individus de F2, dont le génotype est le suivant:
[mat ralentie+ , nonjointless+ ] [mat ralentie+ , jointless- ] [mat normale- , nonjointless+ ] [mat normale- , jointless- ]
Ce croisement permet donc d’obtenir 1⁄4 individu présentant les 2 caractères d’intérêt, qu’il s’agira de sélectionner puis autoféconder pour obtenir
une nouvelle variété de lignée pure: (voir diapositive suivante)
1⁄4 des individus obtenus sont des individus de lignée pure (homozygotes pour les 2 gène considérés) et possédant les 2
allèles d’intérêt. Nous avons créé une nouvelle variété!!: une variété dont les tomates se conservent longtemps et se
détachent facilement de la plante.
Des variétés de tomates qui ne pourrissent pas peuvent être obtenues aussi par transgénèse:
La maturation et le pourrissement des fruits est lié à la production d’éthylène par une voie métabolique dans
laquelle intervient une enzyme: l’ACC oxydase:
L’intégration d’un transgène dans les cellules de tomates, permet d’obtenir des
ARNm capables de s’hybrider avec l’ARNm de l’ACC oxydase, qui de cette
manière ne pourra plus être traduit. La production d’éthylène est ainsi
bloquée, ces fruits transgéniques pourront donc se conserver longtemps:
L’obtention de blés résistants à l’oïdium (champignon parasite):
L’utilisation de la technique Crispr-Cas9 a permis d’obtenir des variétés de blé
tendre résistants à l’oïdium en inactivant un gène impliqué dans l’inhibition
des défenses naturelles de la plante vis-à-vis de ce champignon:
Cette méthode récente utilise un système de défense des bactéries contre les
attaques virales: une enzyme bactérienne (Cas9) capable de découper l’ADN
en présence d’un ARN guide (Crispr) complémentaire de la séquence d’ADN
ciblée. l’ADN coupé peut permettre soit l’insertion d’un nouveau gène soit
l’inactivation d’un gène dont on veut empêcher l’expression.
