Annales gratuites Bac S : Histoire évolutive d'un gène

La lactico-déshydrogénase (LDH) est une enzyme constituée par l'association de quatre chaînes polypeptidiques qui peuvent être identiques ou non.

Chez l'Homme il existe trois types de chaînes (LDH-A, LDH-B et LDH-C).

N.B. : dans les séquences de LDH-B et LDH-C un tiret indique un acide aminé identique à celui présent dans la séquence de LDH-A, laquelle est prise arbitrairement comme référence.

Le sujet porte sur les notions suivantes :
Evolution, Génome, Gène, Mutations, Famille multigénique, Traduction, ...

Elles sont accompagnées de ce cortège de vocabulaire :
Locus, Substitution, Duplication, Acide aminé, Code génétique, Translocation, ...

Comme son nom l'indique, il doit être compris et utilisé mais n'a pas à être discuté. Il présente un modèle d'histoire évolutive des gènes de la lactico-déshydrogénase (LDH). Ces gènes sont au nombre de trois. Le document les interprète comme éléments d'une famille multigénique : un gène ancestral subit une duplication. L'un des exemplaires, suite à des mutations, est à l'origine du gène LDH-B actuel. L'autre exemplaire subit également des mutations avant d'être de nouveau dupliqué. Chacun des descendants évolue alors indépendamment, donnant naissance aux gènes LDH-A et LDH-C, portés par le même chromosome, lequel est différent de celui de LDH-B. On note que aucun terme de vocabulaire ne fait mention de ce dernier point.

Il nous précise tout d'abord que ces trois gènes concourent à la même fonction. Il comprend ensuite deux autres données.

Il précise la localisation des gènes : ceux de LDH-A et LDH-C sont sur le même chromosome humain, le 11, tandis que le gène codant pour LDH-B est situé sur le chromosome 12.

Il propose les séquences partielles en terme d'acides aminés de l'expression des trois gènes. L'analyse de ce document doit tenir compte de deux indications formelles :
- Il ne donne pas un accès direct à la séquence des gènes. Les mutations sont à déduire des modifications des séquences protidiques.
- LDH-A est prise arbitrairement en référence. L'analyse du document ne peut se contenter de cette approche. En prenant également LDH-B en référence, on note les nombres de différences suivants :

Les protéines différant le moins sont LDH-A et LDH-C, tandis que LDH-B est celle qui diffère le plus des deux autres.

L'introduction replace le sujet dans son contexte à savoir les modifications de génome en tant que marqueurs de l'évolution et l'intérêt des familles multigéniques dans ce cadre. Il est intéressant de profiter de l'introduction pour définir la notion de famille multigénique : ensemble de gènes présentant des similitudes de séquence et, le plus souvent, de fonction. Ces gènes sont interprétés comme dérivant d'un même gène ancestral, leurs loci (localisation dans le génome) sont différents.

Après l'avoir analysé (cf II de ce corrigé), on peut en résumer les traits principaux :

Les documents valident ces interprétations :

Les trois gènes présentent des similitudes de séquence.
On utilise ici une analyse du document b en précisant que l'on a noté qu'il s'agit de séquences protidiques et en indiquant brièvement le lien protéine/ADN. On se limite ici à mettre en évidence les similitudes entre les trois gènes.

Les trois gènes présentent des similitudes de fonction.
Ce fait est précisé en introduction aux documents a et b.

Leurs loci sont différents.
Le document a est explicite.

Les similitudes mentionnées en B (Document b) valident l'hypothèse d'un gène ancestral. La plus grande ressemblance entre LDH-A et LDH-C, et leur éloignement respectif de LDH-B confirment que ces deux gènes dérivent d'une duplication plus tardive. Leurs points communs en position 213, 214 et 234 (mais différant de LDH-B) témoignent d'une histoire commune. Enfin, le document a valide la translocation.

En conclusion, on peut noter que les documents ne permettent pas de situer la translocation par rapport aux mutations subies par le gène ancestral des gènes portés par le chromosome 11.