Les gènes homéotiques à l'aide de drosophiles

Auteur : Marie Jeanne Pellerin
Lycée Charles le chauve - 4, rue Joseph Bodin de Boismortier, 77680 Roissy en Brie


Table des matières

  1. Objectifs
  2. Matériel
    1. Biologique
    2. Verrerie
  3. Exemples d'activitées envisageables
    1. Observation à la loupe binoculaire de mutations chez la drosophile
      1. Endormir les drosophiles
      2. Observer les drosophiles pour découvrir leur mutation
      3. Ces mutations sont-elles d’amplitude équivalente ?
    2. Comparons précisément les mutations modifiant l'organisation des drosophiles
      1. La mutation bithorax
      2. La mutation antennapedia
    3. Quelles informations nous apportent l'observation de ces mutations ?

1. Objectifs

- Objectifs cognitifs

  1. Constater que les mutations informent sur le rôle des gènes.
  2. Distinguer par l’observation les gènes dont la mutation engendre la modification d’un caractère, des gènes dont la mutation engendre la modification du plan d’organisation de l’être vivant (mutation ponctuelle, mutation homéotique).
  3. Constater que les gènes homéotiques dirigent l’organisation antéro-postérieure de la drosophile.

- Objectifs méthodologiques et techniques

  1. Mettre en relation des données.
  2. Observer les mutations.
  3. Exécuter un protocole (endormir les drosophiles).
  4. Utiliser la loupe binoculaire (sa bonne utilisation est vérifiée en demandant à l’élève de dsitinguer les mâles des femelles).

2. Le matériel

2.1. Biologique

5 souches de drosophiles vivantes.

  • Une souche sauvage servant de témoin (souche 1).
  • Deux souches mutées affectant la même partie du corps mais portant l’une sur un caractère, l’autre sur l’organisation de cette partie du corps (homéotique) :
    • Mutations affectant la tête: oeil blanc (souche 2) (porte sur un caractère) et antennapedia (souche 4) (homéotique).
    • Mutations affectant le thorax: ailes vestigiales (souche 3) (porte sur un caractère) et bithorax (souche 5) (homéotique).

Ces souches sont fournies par Sordalab :

Z.A. des Poupettes
91 580- VILLENEUVE-SUR-AUVERS
FAX: 01 69 92 26 74
TEL: 01 69 92 26 72

L’intérêt des souches vivantes par rapport aux drosophiles "fixées" est de montrer que les mutations homéotiques sont héréditaires, car toutes les drosophiles d’un tube d’élevage sont parentes. Enfin observer des drosophiles vivantes est bien plus motivant pour les élèves que l’observation des animaux fixés.

2.2. Verrerie

Pour endormir les drosophiles :

  • Matériel en VERRE (l’éther attaque le plastique) : fiole d’Erlenmeyer, entonnoir, couvercle de boîte de Pétri pour réaliser le dispositif schématisé plus loin.
  • Produits consommables : éther, coton hydrophile.

Pour observver les drosophiles :

  • Petites boîtes de Pétri.
  • Pinces fines.
  • Stylo feutre pour rétroprojection.
  • Loupes binoculaires.

3. Exemples d'activitées envisageables

La diversité des mutations de la drosophile informe sur le rôle des gènes. Observations à la loupe binoculaire - Mise en relation des données

3.1. Observation à la loupe binoculaire de mutations chez la drosophile

3.1.1. Endormir les drosophiles

Figure 1 : Protocole pour endormir les drosophiles
Schéma du protocole pour endormir des drosophiles

3.1.2. Observer les drosophiles pour découvrir leur mutation.

  1. A l’aide du crayon feutre spécial, partagez la boîte de Pétri en 5 secteurs que vous numérotez.
  2. Prélevez une drosophile de chaque type et placez-les correctement dans votre petite boîte de Pétri.
  3. Observez à la loupe binoculaire la drosophile 1, elle est de type sauvage (non mutée).
  4. Repérez chacun de ses organes, légendez le schéma de la femelle.
  5. Indiquez le sexe de l’animal que vous avez prélevé afin de vérifier si votre observation est suffisamment précise :

Critères retenus :

Figure 2 : Drosophile mâle
Drosophile male
Figure 3 : Drosophile femâle
Drosophile femelle
  1. Identifiez la mutation des quatre autres drosophiles, c’est-à-dire le changement intervenu par rapport au type sauvage qui sert de référence.

3.1.3. Ces mutations sont-elles d’amplitude équivalente ?

  1. Regroupez entre elles les mutations qui affectent la même partie du corps (tête, thorax, abdomen).
  2. Notez les mutations qui modifient un caractère (comme les levures roses qui deviennent blanches).
  3. Notez les mutations qui modifient l’organisation de la drosophile.

3.2. Comparons précisément les mutations modifiant l'organisation des drosophiles

3.2.1. La mutation bithorax

A l’aide des schémas et de vos observations, traduisez par une phrase l’effet de la mutation bithorax sur l’organisation des ailes.

Figure 4 : Mutation homéotique bithorax
Mutation homéotique bithorax
A : Aile et balancier sauvage. B : Aile et balancier du mutant bithorax.

3.2.2. La mutation antennapedia

A l’aide des schémas et de vos observations, traduisez par une phrase l’effet de la mutation antennapedia sur l’organisation des antennes.

Figure 5 : La mutation homéotique antennapedia

BILAN : CES DEUX MUTATIONS SONT DITES HOMEOTIQUES.

En faisant la synthèse de vos deux observations, construisez une phrase définissant ce qu'et une mutation homéotique.

3.3. Quelles informations nous apportent l'observation de ces mutations ?

  1. Allez observer les drosophiles à mutations homéotiques de vos voisins. Sachant que ces drosophiles sont issues du même tube d’élevage donc descendent des mêmes parents qu’en déduisez-vous quant à l’origine de ces mutations ?

L’observation du mutant à oeil blanc (absence de pigment coloré) nous indique que la drosophile produit une matière organique rouge qui colore son oeil. De même l’observation de la mutation aile vestigiale nous informe que la drosophile produit une substance qui rigidifie les nervures de ces ailes.

  1. Quelle information nous apportent les drosophiles à mutations homéotiques?
  2. A l’aide du schéma ci-dessous, expliquez la succession des évènements qui ont permis d’obtenir des drosophiles antennapedia et bithorax

BILAN : traduisez par une phrase le rôle des gènes homéotiques.

Figure 6 : Position chromosomique des gènes homéotiques
Position chromosomiques des gènes homéotiques de la drosophile