Une mutation ponctuelle à l'origine d'un pelage foncé

Exercice de TD · niveau 2 · SVT (terminale), chapitre 2 — La diversification des êtres vivants

Énoncé

Une mutation ponctuelle à l'origine d'un pelage foncé.

Document A : La souris des rochers vit dans le désert de l'Arizona. On a recensé les phénotypes de deux populations séparées d'une vingtaine de kilomètres.

Population	Pelage foncé (%)	Pelage clair (%)
Sur une coulée de lave, roche noire	86	14
Sur le sable clair du désert voisin	5	95

Document B : On compare, chez une souris claire et une souris foncée, un fragment du gène codant une protéine qui commande la fabrication du pigment foncé.

Souris à pelage clair	`... GCC CGT CTG ...`
Souris à pelage foncé	`... GCC TGT CTG ...`

Le codon central de ce fragment correspond au $1 8^{e}$ acide aminé de la protéine : CGT code l'arginine, TGT code la cystéine.

Questions :

Comparer les deux séquences et nommer précisément la modification de l'ADN observée.
Expliquer comment cette modification aboutit à un nouvel allèle, puis à un pelage foncé.
En croisant les deux documents, proposer une explication de la répartition des phénotypes entre les deux populations.

Corrigé

Les deux séquences ne diffèrent que par un seul nucléotide : le C du codon CGT est remplacé par un T, ce qui donne TGT. Il s'agit d'une mutation ponctuelle par substitution.
Le codon CGT codant l'arginine devient TGT, qui code la cystéine : la protéine produite diffère par un acide aminé, ce qui modifie son fonctionnement et augmente la fabrication de pigment foncé. Comme la séquence de l'ADN est modifiée, il s'agit d'une nouvelle version du gène, c'est-à-dire d'un nouvel allèle ; apparu dans une cellule de la lignée germinale, il est transmissible à la descendance.
La mutation est apparue au hasard, indépendamment du milieu. Mais sur la coulée de lave, une souris foncée est peu visible sur la roche noire et échappe mieux aux prédateurs : elle survit et se reproduit davantage, et les souris foncées y sont devenues largement majoritaires ( $86 %$ ). Sur le sable clair, c'est l'inverse : une souris foncée est repérée et éliminée, et les souris foncées y restent rares ( $5 %$ ). Les documents donnent des proportions de phénotypes et non de génotypes : on ne peut pas en déduire directement la fréquence de l'allèle, mais on peut conclure que l'allèle « foncé » est bien plus répandu sur la lave que sur le sable. La mutation crée la diversité, le milieu trie les phénotypes : c'est un exemple de diversification génétique suivie d'une sélection par le milieu.

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