FAQ

Les questions en seconde

Prof. A.Lafleura.lafleur@snv.jussieu.fr

Questions les plus fréquemment posées pour le programme de Seconde. Elles sont classées par groupes. Lorsqu'une question a été posée de nombreuses fois, elle n'est citée qu'une fois.

L'organisme en fonctionnment Cellule, ADN et Unité du vivant

Questions à la frontière des Sciences de la Terre et des Sciences de la Vie - Planète Terre et son environnement

Gènes homéotiques, gènes sélecteurs

Question : Qu'appelle-t-on un gène homéotique ? Les gènes Pax en font-il partie ?

Réponse : [Un document viendra compléter ces notions courant 2004]
De manière synthétique, on appelle gènes homéotiques les gènes dont le produit présente un homéodomaine; ces protéines peuvent ainsi se fixer sur l'ADN, et réguler l'expression d'autres gènes. Il s'agit en particulier des gènes du (ou des) complexes Hox, qui interviennent dans la spécification de l'axe antéro-postérieur chez les animaux.
Les gènes Pax codent pour des protéines qui possèdent un autre domaine de liaison à l'ADN, le domaine paired. Ils interviennent eux aussi dans la régulation du développement embryonnaire, mais en général au niveau de la spécification de l'axe dorso-ventral ou d'axes proximo-distaux.
Les gènes homéotiques et les gènes Pax dont partie d'une ensemble plus vaste : les gènes sélecteurs, qui interviennent dans la spécification du devenir des cellules dans l'organisme en développement.

 

P50 hémoglobine drépanocytaire

Question : Est-il vrai que l'hémoglobine drépanocytaire fixe moins bien l'Oxygène que l'hémoglobine normale ?

Réponse : L'hémoglobine drépanocytaire (Hb S) fixe effectivement moins bien l'O2 que la normale (Hb A). Ceci est démontré par les mesures des valeurs de P50 de ces molécules (la P50 est la pression partielle en O2 pour laquelle 50% de l'hémoglobine est sous la forme d'oxyhémoglobine; cette valeur est inverse à l'affinité de l'hémoglohbine pour l'O2 : plus cette valeur est faible, plus l'hémoglobine présente de l'affinité pour l'O2).
(mesures données en millimètres de mercure)
     P50 (Hb A) = 26,5 mm Hg
     P50 (Hb S) = 34 mm Hg
Pour information, ces mesures montrent aussi que l'hémoglobine foetale (Hb F) présente plus d'affinité pour l'O2 que la maternelle, ce qui permet le passage de l'O2 du sang de la mère vers celui du foetus :
     P50 (Hb F) = 20 mm Hg

fichiers PDB Hb A Hb S Hb F
non compréssé HbA-1BZ0.pdb (420 Ko) HbS-1HBS.pdb (770 Ko) HbF-1FDH.pdb (199 Ko)
compréssé ZIP HbA-1BZ0.zip (89 Ko) HbS-1HBS.zip (176 Ko) HbF-1FDH.zip (41 Ko)

 

Origines de l'oxygène de l'atmosphère

Question : Suite à la réponse de M.-A. Selosse sur les flux d'oxygène forestiers (en 1ère ES): Peut-on alors dire que tout l'oxygène dont "nous" disposons provient de la non dégradation des formidables quantités de matière organique transformée en pétrole au carbonifère ? Il y a aussi, je pense, de nombreux phénomènes de décomposition de la matière organique sans oxygène. Merci de me préciser quels phénomènes participent, ont participé, à la production de l'oxygène de notre atmosphère.

Réponse : 6 C02 + 6 H20 > C6H12O6 + 6 O2
Donc le rapport entre le carbone organique produit et l’oxygène dégagé est de de 1 dioxygene libéré pour 1 C incorporé. Tout le carbone respiré (avec la réaction inverse) re-consomme cet oxygène. Pourquoi y a-t-il de l’oxygène autour de nous ?
Première idée : c’est l’équivalent de tout le carbone actuellement dans la biosphère. En appliquant la règle du 1 pour 1, on prévoit malheureusement 150 fois moins d’oxygène que l’atmosphère n’en contient réellement !
D’où la deuxième idée de prendre en compte le (gigantesque) réservoir de carbone "fossile", c’est-à-dire la matière organique dispersée dans les sédiments… Celle-ci est 10 000 fois plus abondante que la matière organique "actuelle", de surface. Si l’on calcule alors la quantité d’oxygène correspondant, on trouve donc… 100 fois trop d’oxygène !
En fait, l’oxygène produit a disparu, et on peut comprendre comment. On se souvient par exemple du dépôt, entre –3,8 GA (milliards d'années) et –2 GA, avec un pic vers –2 GA, des fers rubanés (ou BIFs, pour banded iron formation) : lorsque l’oxygène eut atteint un certain seuil (localement avant –2 GA, de façon généralisée vers –2 GA) , il oxyda le fer ferreux (Fe2+) en fer ferrique (Fe3+), qui précipite en raison de sa plus faible solubilité. Le pouvoir oxydant est alors transmis au fer. C’est aussi l’origine des nitrates, sulfates et autres molécules oxydées absentes de la terre primitive. C’est la somme (oxygène + autres molécules oxydées) qui est égale à l’ensemble de la matière organique (biosphère actuelle + matière organique dispersée dans les sédiments).

Voilà le cadre global. Que dire, donc, "des nombreux phénomènes de décomposition de la matière organique sans oxygène" ? La question est judicieuse. En gros, il y a deux types de phénomènes :
D’abord, la fermentation : ici, les électrons produits par la glycolyse (ou plus généralement, l’oxydation du substrat), portés par le NADH,H+ sont in fine cédés à un produit de la dégradation du substrat. L'oxydation reste donc incomplète, et le carbone correspondant fait parti du « carbone réduit des sédiments » et compte toujours dans l’équivalent caché de l’ensemble (oxygène + autres molécules oxydées).
Ensuite, la respiration. Celle-ci ne consomme pas toujours de l’oxygène ! Par définition, il y a respiration lorsque les électrons produits par la glycolyse (ou plus généralement, l’oxydation du substrat), portés par le NADH,H+, sont cédés à un accepteur exogène (et non endogène, comme le produit de la dégradation du substrat dans la fermentation). Or, d’autres accepteurs existent : le nitrate (alors transformé en N2 et NOX, c’est la dénitrification), les sulfates (transformés en H2S – c’est la sulfatoréduction), le fer ferrique (produisant du Fe2+)… Ces métabolismes, qu’effectuent des bactéries en l’absence d’oxygène, sont des respirations anaérobies. Elles libèrent souvent du CO2. Les oxydants utilisés sont… justement des molécules produites à partir de l’oxygène ! Donc, en ce cas, c’est indirectement l’oxygène produit qui est consommé. Les molécules réduites (NOX, H2S, Fe2+…) obtenues pourront d’ailleurs être re-oxydées au contact de l’oxygène.
On le voit, c’est moins l’oxygène lui-même qui compte, que l’ensemble oxygène + autres molécules oxydées issues de l’oxygène photosynthétique !

Notons finalement que les fuites de matière organiques vers les sédiments ne sont pas limités aux charbons du Carbonifère ; on pourrait même dire limité ni au charbon, ni au Carbonifère : la plus importante quantité de C fossile, c’est le C réduit dispersé dans les roches sédimentaires, sans être exploitable. Cette fossilisation de matière organique a commencé bien avant (on connaît des schistes bitumineux riche en kérogène à –2,7 GA), a certes eu un maximum au Carbonifère (avec un maximum d’O2 associé) et à eu lieu continûment depuis, soit pour faire des charbons (il y a beaucoup de charbon au Crétacé supérieur par exemple, soit pour faire du pétrole (ou du gaz), très abondants au Crétacé supérieur également, soit pour faire simplement les quelques % de matière organique dispersés dans les sédiments.
Mais ces fossilisations sont progressivement équilibrées par le retour à l’air libre des sédiments affleurant par érosion, dont le carbone organique se retrouve en situation d’être… respiré par des bactéries, ou oxydé de façon abiotique! Il existe 2 puits géologiques d’O2 : l’oxydation du C fossile des roches sédimentaires mis à jour par l’érosion, et l’oxydation du Fe2+ des roches (dans les sols et au niveau des dorsales).

Depuis en gros 400 MA (millions d'années), production et consommation d’O2 (hors photosynthèse et respiration dans les écosystèmes) s’équilibrent en gros, et la teneur en O2 est voisine de 20%. Mais cet équilibre n’est qu’approximatif, et l‘O2 peut fluctuer : il y a eu par exemple deux maxima (> O2 actuel), lorsque des causes diverses ont entraîné une très grande fossilisation de matière organique. Ca a été le cas du Carbonifère, époque où s’est fait un maximum de charbon (démantèlement de la chaîne hercynienne > pièges tectoniques qui ont donné les bassins houillers), avec O2 > 35%. C’est aussi celui du Crétacé supérieur, époque où s’est formé le maximum de pétrole, avec O2 > 25%.

M.-A. SELOSSE et P. THOMAS

Variations expérimentales des battements cardiaques de l'huître : réalité in vivo

Question : En TP, nous faisons varier le rythme cardiaque de l'huître en ajoutant de l'adrénaline et de l'acétylcholine. Ces deux substances pharmaco-dynamiques sont-elles des neuromédiateurs naturels de l'huître ?

Réponse : Le coeur de l'huître est utilisable avec bonheur en TP en classe de seconde, car il permet d'observe in vivo des battements cardiaques très facilement. De plus, l'ajout d'adrénaline accélère le rythme des battements, alors que l'ajout d'acétylcholine le diminue. Ces effets, semblables à ceux observables chez l'Homme sont donc parfaitement pédagogiques. Correspondent-ils pour autant à une réalité biologique chez ce mollusque ?
(1) On peut noter que le coeur de l'huître, comme le coeur humain, est innervé. Un contrôle nerveux est donc possible. En cas de stress, on remarque une libération dans l'hémolymphe (équivalent fonctionnel du sang chez l'huître) de noradrénaline : Cette substance a sensiblement les mêmes propriété pharmaco-dynamiques que l'adrénaline. Cette observation laisse à penser que l'utilisation en TP d'adrénaline correspond bien à une réalité biologique. Toutefois, aucune innervation de type chatécholaminergique (c'est à dire libérant de l'adrénaline ou de la noradrénaline) n'a pour l'instant pu être détectée chez l'huître (tous les travaux cités ici ont été menés sur l'huître Crassotrea giga, en particulier à la station biologique de Roscoff). Divers résultats suggèrent par contre que le coeur lui-même serait la glande endocrine produisant la noradrénaline circulante libérée en cas de stress. Pour ce qui est de l'adrénaline, donc, on aboutit à une conclusion mitigée : L'utilisation d'adrénaline correspond à une réalité biologique (noradrénaline libérée dans la circulation hémolymphatique, qui accélère le rythme des battements cardiaques en cas de stress chez l'huître), mais pas exactement similaire à l'exemple humain de référence (on traite le contrôle nerveux du rythme cardiaque, en classe de seconde, et non le contrôle endocrine).
Le coeur agirait donc par une fonction autocrine (endocrine sur lui-même). La libération de nordrénaline serait induite par un autre système.
(2) La situation est plus simple pour l'autre substance en question : l'acétylchonine. En effet, au contraire de l'adrénaline, on observe bien une innervation acétylcholinergique du coeur de l'huître. Plusieurs expériences ont confirmé l'action modératrice de l'acétylcholine sur le coeur de l'huître. Dans le cas de ce neuromédiateur, la situation in vivo chez l'huître semble donc bel et bien similaire à celle de l'Homme.

 

FAQ génome humain

Question / Réponse : "Qu'est-ce qu'un génome ?", "Le génome humain est-il libre de droit ?", etc. Une vingtaine de questions et de réponses courtes sur les génomes et les séquençages des génomes sont présentes sur le site du Genoscope : http://www.cns.fr/externe/Francais/Questions/FAQ.html

 

Souris transgéniques et hormones de croissance

Question : L'exemple de souris "géantes" obtenues après insertion dans leur génome, de gènes de l'hormone de croissance de rat ou humaine est souvent cité. Comment expliquer la plus grande efficacité des hormones de croissance due à l'expression du transgène par rapport à l'hormone de croissance que doit synthétiser la souris à partir du gène qu'elle possède dans son patrimoine génétique.

Réponse : l'expression de l'hormone de croissance "endogène" est contrôlée (séquences promotrices, etc.), d'où un croissance limitée à une certaine taille. Au contraire, lors de la réalisation d'une souris transgénique, on place en général le transgène (ici l'hormone de croissance) sous le contrôle d'un promoteur "fort" (c'est à dire conduissant à une expression continue du gène). Le transgène n'est donc pas régulé comme le gène endogène. Alors que la souris atteint sa taille "normale", la syntèse de l'hormone de croissance "endogène" est régulée; au contraire, l'hormone de croissance transgénique continue à s'exprimer... D'où une croissance continue, et l'obtention des fameuses souris "géantes".

 

Variation expérimentale des battements cardiaques de l'escargot ou de l'huitre : dilutions à utiliser

Question : La dissection du coeur d'huître montre sans problème que le coeur est un organe autonome. Mais j'aimerais montrer que cet automatisme peut être modulé en fonction des situations en faisant agir quelques gouttes de noradrénaline et d'acétylcholine. Quelles dilutions utiliser ?

Réponse : Les coeurs de mollusque, bivalves et gastéropodes, sont pour la plupart ralentis par l'acétylcholine et accélérés par la sérotonine mais il y a de larges variations interspécifiques. En général, les catécholamines n'ont pas d'action
directe sur le coeur de mollusque.
Les concentrations généralement utilisées : Sérotonine (créatinine sulfate) : coeur d'escargot (stimulation), autour de 0,1 mol/L en application iontophorétique. Acétylcholine (chlorure) : coeur d'huître (inhibition), de la nmol/l à la µmol/L.
Voir aussi la réponse sur la Réalité in vivo de ces effets chez l'huître.

D. POL

Prix d'un test ADN

Question : Quel peut être le prix d'un test génétique ?

Réponse : Le prix d'un test génétique varie énormément en fonction du test réalisé, et trop souvent en fonction du laboratoire qui le réalise. On peut ainsi, dans certains cas, trouver des différences de prix considérables entre un test proposé par un institut publique et un test réalisé par un laboratoire privé. Voici donc quelques exemples de prix :

- dépistage de prédisposition au cancer du sein (mutations du gène BRCA1) : 18 000 francs (2 750 euros) par test réalisé par la société Myriad Genetics (contre 4 900 francs - 750 euros - proposé par les labos publiques français). Ce test est actuellement sujet à de nombreuses polémiques. En effet, la société Myriad Genetics a déposé un brevet lui assurant l'exclusivité de ce test de dépistage. Or leurs tarifs sont très élevés, et leur test est soumis à polémique (son efficacité ne serait que de 20 à 30 %. L'institut Curie mène actuellement une campagne (soutenue par de nombreux autres institutions, dont le ministère de la recherche) pour faire limiter ou invalider ce brevet (voir le site de l'institut Curie).
- dépistage prénatal (ou pas) de la mucoviscidose : 400 dollars canadiens par la société canadienne Procrea (1 888 francs - 288 euros)
- test de paternité : 695 dollars canadiens par Procrea (2 ou 3 personnes testées) (3 280 francs - 500 euros). 651,38 euros par la société allemande Labtest. Un résultat négatif indique une probalité de paternité de 0 %; un résultat positif, une probalité de paternité de 99,99 %.
- tests cytogénétiques (= analyse sur les chromosomes) : de 150 à 500 dollars canadiens par la société Procrea (708 francs - 108 euros à 2 360 francs - 360 euros).
(prix pour 1 dollar canadien = 0,72 euros)

Appel à informations : nous recherchons le prix de revient d'un test génétique en criminologie. Si vous avez des informations, ou les coordonnées de gens à contacter pour trouver de telles informations, merci de nous envoyer un mail (a.lafleur@snv.jussieu.fr), afin que nous puissions compléter cette réponse)...

 

Gène Hox A1

Question : je recherche des séquences de gènes homéotiques que je pourrais faire comparer à mes élèves de seconde (ex : hoxA1 de souris et dHomme ou hoxE1 de poule et de souris)

Réponse : Tout d'abords, je rappelle que Hox E1 n'existe pas ! Les vertébrés ne comporte que (!) 4 complexes homéotiques, à savoir Hox A, Hox B, Hox C et Hox D. Pour plus de détails, voir notre page sur les gènes homéotiques. Pour ce qui est de Hox A1 : voir le document.

 

Dissections d'animaux vivants

Question : de très nombreuses questions sont posées à propos de l'utilisation de matériel biologique vivant.

Réponse (Roger Prat) : la dissection de vertébrés est interdite ainsi que l'euthanasie réalisée précisement pour la dissection. La dissection peut par contre être réalisée sur des organismes (souris, grenouilles) achetés morts (congelés). Les observations pratiquées sur les embryons de vertébrés ovipares (batraciens, oiseaux) sont autorisées. Pour plus de renseignements, consulter la page réalisée par Didier Pol sur le site de Créteil. http://www.ac-creteil.fr/svt/labo/secu_labo.htm

Vous trouverez un document plus complet sur les problèmes éthiques dans la rubrique Bibliothèque au niveau Matériel/matériel biologique.

 

Mouvements de cyclose

Question: sur quel matériel biologique peut-on observer de beaux mouvements de cyclose ?

Réponse: on peut observer ces mouvements sur plusieurs matériels biologiques

  1. Sur l'élodée du canada : simplement en observant des feuilles sous microscope optique. Toutefois, il faut des feuilles adultes (donc surtout pas à l'extrémité du rameau) de bonne qualité. L'eau ne doit pas être trop froide. Il n'est pas rare de devoir attendre (parfois plus d'une demi-heure) pour voir les chloroplastes bouger. Il est préférable d'observer les cellules allongé es situées près de la nervure.
  2. Sur l'épiderme d'oignon : prélever l'épiderme interne des écailles profondes. Sous microscope, on peut alors voir des "objets" se déplacer : il ne s'agit pas là de chloroplastes (cellule non chlorophyllienne), mais de mitochondries et de globules lipidiques. L'intérêt de ce matériel est que l'on peut, en général, voir ces éléments intracellulaires traverser les travées cytoplasmiques.
  3. Sur l'algue Nitella (Characeae d'eau non calcaire): matériel très difficile à se procurer, mais matériel de choix si vous pouvez en avoir. Chez cette algue, un entrenoeud correspond à une cellule (d'environ 2 cm de long). On peut y observer de superbes mouvements de cyclose, extrêmement rapides!

 

Drépanocytose

Question : chez les individus atteints d'anémie falciforme (drépanocytose), la déformation des hématies se réalise-t-elle uniquement après les organes et avant les poumons ? Jusqu'à quel âge vit un individu drépanocytaire ? Quels sont les traitements ?

Réponse : les hémoglobines Hb S polymérisent normalement en milieu désoxygéné. Néanmoins, ceci n'est pas une condition indispensable: des cas de polymérisation sous 95% d'O2 ont été observées (!). Mais une légère diminution de la pO2 suffit à augmenter brusquement la quantité d'hémoglobines Hb S polymérisées, et induire la déformation des hématies (falciformation). Celle-ci se produit donc en général juste après le passage du sang dans les organes, les hématies pouvant reprendre une forme normale après passage au niveau des poumons et ré-oxygénation du sang. La formation de caillots dans les capillaires est donc une question de vitesse : elle a lieu si la polymérisation (et donc la falciformation) est trop rapide par rapport à la vitesse de circulation du sang dans les capillaires.
L'âge de survie des individus drépanocytaire est très variable, et dépent du fond génétique, donc de l'individu. Dans certains cas très graves, la mort peut cependant survenir de façon brutale dès l'âge de 3 mois... Mais la majorité des individus drépanocytaires doivent surtout suivre des règles de vie précises pour éviter la venue de toute crise : boire beaucoup, faire attention à sa température corporelle (pas plus de 38°C), éviter les efforts physiques trop violents. Plus d'infos : site d'une des associations de patients : http://orphanet.infobiogen.fr/associations/APIPD/APIPD.html .
Les traitements sont donc essentiellement préventifs. L'hydrocyurée permet de prévenir les crises, mais reste peu utilisée du fait de ses effets secondaires. Dans les cas graves, on peut recourir à une greffe de moelle osseuse, à partir d'un donneur issu de préférence de la même famille.

 

Polarité droite/gauche

Question : le programme fait référence à une polarité droite gauche chez les vertébrés. Le cloisonnement du coeur en est il un exemple?

Réponse :il existe 3 axes qui se mettent en place au cours du développement embryonnaire : l'axe antéro-postérieur, l'axe dorso-ventral et la symétrie ou plutôt l'asymétrie droite-gauche. Pour ce dernier cas, des travaux récents commencent à mettre en évidence l'existence de gènes impliqués dans l'asymétrie D-G dès le début du développement, notamment lors de la gastrulation chez les oiseaux, donc avant toute organogénèse.Le cas du coeur est la conséquence visible beaucoup plus tard (lors de l'organogénèse) de l'expression asymétrique de ces gènes. La question se pose également d'ailleurs pour l'enroulement du tractus intestinal. La recherche y répondra dans les années à venir.

 

Expériences de transgenèse

Question : une expérience de transgenèse est elle autorisée (problèmes d'éthique) au lycée si on dispose d'un protocole techniquement réalisable?

Réponse : ma première réaction était "non", la deuxième "je vais me renseigner" et la troisième, après avis des autorités compétentes, "OUI". Cependant, il est nécessaire de donner le protocole que l'on veut utiliser (type d'organisme, vecteur, etc.). En effet, la législation n'est pas la même s'il s'agit d'un transfert homologue (dans la même espèce de bactérie) ou hétérologue. Lorsque un protocole proposé par un enseignant aura été accepté et effectué, je pense que d'autres collègues voudront faire de même. Il est donc important que les collègues intéressés m'adressent en document attaché toutes les informations concernant le protocole qu'ils désirent effectuer. Les protocoles pourront alors être cités précisément ainsi que les limites. Nous pourrons proposer alors un dossier sur ce problème comprenant les aspects scientifiques et la législation en vigueur.

 

Electrocardiogramme

Question : le pic des électrocardiogrammes réalisés avant ou après l'effort sur des élèves ne montre pas de différences d'amplitude. Cette grandeur est elle à prendre en compte?

Réponse : le pic dont vous parlez est, je suppose, l'onde r du complexe q r s. Cette grandeur n'est pas prise en compte par les cliniciens car cette grandeur varie selon les sujets. Elle ne peut pas être prise comme paramètre pour tester l'effort. Une étude de l'électrocardiogramme sera prochainement placée sur le site.

 

Culture et adaptation des euglènes

Question : j'arrive à cultiver assez bien des euglènes à la lumière, mais à l'obscurité, elles déperissent très vite même si je leur donne une source de carbone.

Réponse : c'est normal. La culture à l'obscurité implique que les euglènes soient adaptées à l'hétérotrophie (utilisation d'un substrat carboné). Si elles ne sont pas adaptées, il faut réaliser cette adaptation. Vous avez le choix, soit trouver dans un laboratoire des euglènes adaptées à l'hétérotrophie, soit réaliser vous même l'adaptation. Document : milieux de culture et protocole d'adaptation

Question : l'adaptation dont vous faites état pour la culture des euglènes, est-elle le résultat d'une sélection des populations ou celui d'une régulation de l'activité biochimique compte tenu de l'environnement cellulaire ?

Réponse : il s'agit d'une régulation de l'activité biochimique compte tenu de l'environnement cellulaire. Ceci peut être démontré puisque des euglènes blanches (obscurité) et adaptées reverdissent et re-photosynthétisent lorsqu'on les replace à la lumière.

Question : de très nombreuses autres questions concernent la culture des euglènes.

Réponse : voir document.

 

Autotrophie et hétérotrophie

Question : dans le cadre de la comparaison autotrophie / hétérotrophie, doit-on obligatoirement réaliser une expérimentation sur le même matériel? Avec l'euglène, les résultats ne sont pas très convaincants à l'obscurité.

Réponse : l'euglène correspondrait au matériel idéal pour comparer ces deux processus mais cependant, la culture d'euglène à l'obscurité demande une adaptation à l'hétérotrophie et la culture à la lumière est, elle même, améliorée lorsqu'elle est adaptée à un substrat carboné. D'autre part, l'euglène représente un cas particulier dans le monde vivant où hétérotrophes et autotrophes se retrouvent dans des groupes distincts. Dans le cas du programme de seconde, la problématique est la suivante : les différents modes métaboliques sont d'origine génétique. A mon avis, la comparaison des deux modes de vie en utilisant une algue (chlorelle) et un champignon (levure) est beaucoup mieux justifiée.

 

Vasodilatation musculaire

Question: après des mouvements de flexion de l'avant bras, en portant une masse, je peux mesurer une augmentation du diamètre du biceps. Dans quelle mesure cette augmentation est-elle corrélable à une vasodilatation locale? Réponse : voir document explicatif

 

Automatisme cardiaque de l'escargot

Question : pour montrer aux élèves l'automatisme cardiaque il est suggéré d'utiliser l'escargot ; existe-t'il un protocole de dissection qui permette de persuader ces gastéropodes de rester hors de leurs coquille?

Réponse : ce n'est pas nécessaire ! voir le document joint.

 

Greffe du coeur

Question : dans le cas d'un greffé du coeur, le frein vagal ne pouvant fonctionner, comment le rythme cardiaque peut-il être régulé en baisse?

Réponse : suite à une greffe cardiaqu , le frein vagal étant supprimé, il est compensé par des médicaments systémiques : Quelques exemples:
1 - Le propanolol, commercialisé sous le nom d'AVLOCARDYL, est un bêta-bloquant. C'est un inhibiteur compétitif des catécholamines (noradrénaline, adrénaline...) qui se lie aux récepteurs bêta-adrénergiques du coeur, des vaisseaux sanguins et des bronches.
2 - La CORDARONE, dont la molécule agissante est l'amiodarone, a un effet bradycardique (diminution du rythme cardiaque). Cette molécule allonge la durée du potentiel d'action du cardiocyte sans modification de son amplitude et de sa vitesse d'ascension. L'allongement de la durée de la dépolarisation de cette cellule (phase en plateau du potentiel d'action) augmente la durée de sa période réfractaire, ce qui diminue le rythme cardiaque. Par ailleurs, la CORDARONE diminue l'automatisme sinusal et ralentit la conduction sino-auriculaire.
3 - La DIGITALINE (extraite de la digitale laineuse) est utilisée comme glucoside cardiotonique.

 

Sexualité des cyanobactéries

Question : .... concernant la sexualité éventuelle des cyanobactéries... elles n'en ont pas puisque" c'est la règle chez les procaryotes." Molière disait : "et voilà Monsieur pourquoi votre fille est muette !" J'aurais voulu savoir, s'il y avait des phénomènes de conjugaison avec transfert de gènes, ce qui à mon avis est quand même une forme de sexualité.

Réponse : un rappel :

Sexualité = échange ou transfert de gènes, Reproduction = produire un nouvel individu.   Et maintenant, on couple deux a deux  :   * Reproduction seulement : multiplication végétative, reproduction asexuée. * Sexualité seulement : les deux individus qui échangent (eventuellement unidirectionnellement) des gènes entre eux existent avant et après l'échange (echange horizontal). On parle de parasexualité, rare chez les eucaryotes (sauf cas de la Paramécie) et fréquent chez les procaryotes (transformation, ou un des deux est en général mort !, transduction et conjugaison). * Reproduction sexuée : échange de gène et création d'un nouvel individu, qui recoit les gènes. Général chez les Eucaryotes! Nous échangeons des gènes non pas avec nos compagnes / compagnons, mais nous les transférons (un demi génôme à chaque fois) à nos enfants. Et les Cyanos ? Ce sont, de ce point de vue, encore de vrais procaryotes : elles font transformation, transduction et conjugaison. Et c'est une forme de sexualité au sens que j'enoncais auparavant, mais non, bien sur, de la reproduction sexuée ! Pour le généticien des populations, le résultat est le même, du reste : il y a brassage génétique, les populations ne sont pas clonales.

M.-A. SELOSSE  Muséum National d'Histoire Naturelle.

Oxygène et forêts

Question : on dit toujours que les forêts font du dioxygène. J'ai lu dans certains livres du nouveau programme (Nathan pour ne pas le nommer) que ce n'était pas vrai. Pouvez vous m'eclairer? Martine Jouvet, Professeur à Villejuif.

Réponse : la question est délicate car elle renvoit au budget carboné de l'écosystème forestier, dont l'estimation est difficile et discutée par les spécialistes.

Un flux annuel nul pour la matière organique et l'oxygène. Théoriquement, l'oxygène est produit en même temps que la matière organique (lors de la photosynthèse) et consommé en même temps que la respiration (minéralisation du carbone, par les producteurs eux-même, des consommateurs ou des décomposeurs). Attention : les écosystèmes forestiers, tempérés et même tropicaux brûlent souvent et naturellement (cf. incendie de Yellowstone ; 0,3% de la forêt francaise, pourtant gérée, brûle chaque année). Les incendies constituent une autre cause de minéralisation, mais qui consomme aussi de l'oxygène (même équation bilan que la respiration !). Si la biomasse d'une forêt n'augmente pas, elle produit autant de MO qu'elle en consomme. Donc, elle produit autant d'oxygène qu'elle en consomme ! L'extension de la surface forestière produit de l'oxygène. La question revient donc à savoir si la biomasse forestière augmente ou non. Théoriquement, lorsque la forêt a atteint sa maturité, non. Cependant, une forêt en cours de croissance (reconquête de terre agricole) accumule de la biomasse (les arbres deviennent de plus en plus grand > cellulose et lignine) : c'est pour cela qu'on escompte lutter contre l'effet de serre en plantant des arbres. Mais quand la foret sera "adulte", elle arrivera a un équilibre entre production primaire et décomposition et ne produira plus d'oxygène. Notons que c'est la bonne raison "géochimique" de ne pas défricher et brûler la forêt amazonienne : elle ne produit pas d'oxygène, mais sa destruction en consommerait, produisant ainsi le CO2 qu'on sait indésirable... Notons enfin qu'il semblerait que, pour les latitudes tempérées, l'augmentation de CO2 induise une hausse de la production primaire brute. Mais elle ne se traduit pas par une augmentation de la biomasse forestière, car la respiration (racine, mycorhizes, microbes du sol) augmente aussi. Le delicat problème des exportations. Dans ce qui précède, on a fait un budget grossier d'un site forestier "isolé". Mais dans la réalité, l'écoulement de l'eau entraîne de la MO dans le sol ou à sa surface, qui finit par être emportée à distance (on parle d'exportation). Ces exportations compliquent le chiffrage du budget carboné. En particulier, que devient cette MO ? si, là où elle va, elle n'est pas respirée ou brûlée, elle correspond à de l'oxygène non réutilisé ! Cette remarque a ouvert de grands débats sur la forêt amazonienne, dont les fleuves drainent beaucoup de matière organique. Celle-ci finit enfouie dans les sédiments deltaiques et sous-marins (deep-see fan) du fleuve, où elle n'est pas minéralisée, faute d'oxygène. De ce fait, une partie de l'oxygène produit par certaines forêts, dont l'Amazonie, s'accumulerait dans l'atmosphère ! Mais le chiffrage détaillé de ces fuites n'est pas clair. Notons que le taux d'oxygène n'augmente pas pour autant : cette MO fossilisée est le pendant de MO anciennement fossilisée, qui revient en surface par érosion des roches et se trouve progressivement oxydée. Ici encore, le flux est nul à l'echelle globale! Donc, sans entrer dans le détail : une forêt à l'équilibre ne produit pas d'oxygène. Toutefois, son extension, ou la fossilisation "in situ" ou "ex situ" de sa MO, peut correspondre à un flux local net d'oxygène.

M.-A. SELOSSE

Homeodomaine

Question : dans le programme de seconde, l'homéodomaine est défini comme étant une séquence au niveau des gènes (donc de l'ADN) des gènes homéotiques. Dans le dossier Pour la Science (la valse des espèces), à la page23, l'homéodomaine correspond à la séquence d'acides aminés de la protéine codée par l'homéoboite. Quelle définition doit on retenir, doit-on parler d'homéoboite ou d'homéodomaine ? D'autre part, l'homéobox correspond - il à la TATAbox des gènes de structure ou son équivalent est -il situé sur les séquences régulatrices ?

Réponse : la définition exacte est celle de "Pour la Science". En effet, Armand De Ricqlès et Hervé Le Guyader, comptent parmi les meilleurs spécialistes de l'évolution et de la génétique évolutive. Vous pourrez aisément confirmer ces données sur notre site où un résumé sur le sujet, abondamment illustré avec une orientation plus embryologique, a été placé il y a quelques mois sous le titre "Développement Embryonnaire et Gènes Homéotiques". Je vous conseille donc de surfer sur http://www.snv.jussieu.fr/bmedia à la rubrique Biologie du Développement.

 

Mutations homéotiques et polarité

Question : J'enseigne les gènes homéotiques à mes élèves de seconde. J'ai appris pendant mon cursus universitaire que les mutations homéotiques étaient antériorisantes, c'est à dire que c'est l'élément le plus en aval qui prévaut : c'est ce qu'on observe chez le mutant bithorax avec T3 qui se transforme en T2 donc un élément postérieur se transforme en élément antérieur. Mais alors pourquoi est-ce que dans la mutation Antennapedia on trouve des pattes à la place des antennes donc un élément antérieur qui se transforme en élément postérieur ?

Réponse : L'effet homéotique est polarisé : il y a une transformation homéotique dans le sens postérieur > antérieur lorsqu'il y a perte de fonction d'un gène Hox, et dans le sens inverse : antérieur > postérieur lorsque la mutation du gène produit non pas une perte de fonction, mais un gain de fonction. La transformation "bithorax" correspond à une double mutation dans les séquences régulatrices du gène Ubx (Ultrabithorax), aboutissant à inactiver l'expression de ce gène à la fois dans le compartiment antérieur et dans le compartiment postérieur du troisième segment thoracique, d'où la transformation complète de ce segment en deuxième segment, et par conséquence des balanciers en ailes. Il existe des mutations de gain de fonction du même gène (par exemple Hm, pour "Haltere mimic" ou Cbx pour "Contrabithorax") qui ont l'effet inverse. De même, la mutation "classique" est un gain de fonction, due à une translocation du gène Antp (Antennapedia) qui provoque une dérégulation. Gary Struhl a sélectionné des allèles de perte de fonction du même gène et a montré que dans ce cas (après une astuce permettant de surmonter l'effet létal embryonnaire) on obtient une transformation de la deuxième paire de pattes en antenne.
Cet effet polarisé des mutations des gènes Hox sur le sens des transformations homéotiques est une règle très générale, qui s'applique aussi aux mutations des gènes Hox chez la souris. Comme toujours en biologie il y a quelques exceptions mais peu.

Pr. Jean Deutsch