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Thème Une histoire du vivant

Publié le 29 mai 2021 Modifié le : 24 juin 2021

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Le  samedi 29 mai 2021

L'évolution rapide des organismes microbiens explique les problèmes de santé liés à la résistance aux antibiotiques

L’activité consiste à montrer que si on constitue un arbre phylogénétique avec un gène de résistance aux antibiotiques, cet arbre ne sera pas en accord avec les relations de parenté des espèces étudiées. En effet les transferts latéraux de gènes de résistance aux antibiotiques se font entre des bactéries non apparentées

  • confrontation de la classification emboitée des 5 bactéries étudiées avec l'arbre obtenu par comparaison du gène de résistance aux antibiotiques

    1) Niveau :

    Terminale enseignement scientifique

    Thème 3 : Une histoire du vivant /3.2 L’évolution comme grille de lecture du monde

    2) Compétences :

    Connaissances

    L’évolution permet de comprendre des phénomènes biologiques ayant une importance médicale. L’évolution rapide des organismes microbiens nécessite d’adapter les stratégies prophylactiques, les vaccins et les antibiotiques.

    Compétences en jeu POUR LE LYCEE

    Comprendre la nature du savoir scientifique et ses méthodes d’élaboration
    Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques
    Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement

    Le numérique et les SVT :
    Utiliser l’informatique pour traiter rapidement des données numériques : exemple d’utilisation de la bio-informatique.

    3) Description de l’activité :

    L’activité consiste à montrer que si on constitue un arbre phylogénétique avec un gène de résistance aux antibiotiques, cet arbre ne sera pas en accord avec les relations de parenté des espèces étudiées. En effet, les microbes réalisent de très nombreux transferts latéraux de gènes, indépendamment de leur lien de parenté et particulièrement lorsqu’ils partagent un environnement à forte pression sélective comme le manque de dioxygène en milieu marin profond (voir diaporama dans l’onglet document avec une référence à un extrait du livre « Les gènes voyageurs/Eric Bapteste »).

    4) Place de l’activité dans la démarche et hétérogénéité de la classe (spé SVT et non spé SVT)

    Les élèves de spécialité ont déjà traité des comparaisons moléculaires pour déduire des relations de parenté :
    - par exemple à travers l’étude du chapitre de terminale :
    La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses (voir lien ci-dessous)

    Une partie des gènes des chloroplastes a migré, au fil des générations, dans le noyau (ex RuBisCO)
    - par exemple à travers l’étude du chapitre de première : L’histoire humaine lue dans son génome.

    Pour les élèves n’ayant pas fait la spécialité de SVT, la comparaison de gène pour établir des relations de parenté n’est pas connue. Cela constitue un obstacle à la compréhension de la démarche qui est proposée. L’activité sera donc plus facilement comprise par les élèves si le chapitre 3.3 L’évolution humaine a été traitée avant le 3.2 L’évolution comme grille de lecture du monde. En effet, le chapitre 3.3 permet de présenter l’utilisation de la comparaison des caractères morpho-anatomiques et l’utilisation de la ressemblance génétique entre les espèces de primates pour déduire leurs relations de parenté. Cette dernière peut être faite avec le gène de l’opsine par exemple.

    Le diaporama (onglet document) présente une classification emboitée des bactéries étudiées. C’est le document de référence qui va pouvoir être comparé aux résultats de la matrice de similarité. Si les élèves (particulièrement les non spé) éprouvent des difficultés à la lecture de la matrice on peut leur demander d’éditer le phénogramme correspondant par GENIGEN2. Il s’agit alors de comparer la classification emboitée à l’arbre obtenu. Les élèves repèrent alors assez facilement que les branches reliant Enterococcus faecium et Bacillus circulans ne correspondent pas à la classification emboitée. Ils peuvent alors apporter la réponse au problème posé.

    5) Outils et logiciels nécessaires :


    GENIGEN2
    https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/geniegen2/ ou tout logiciel de comparaison moléculaire : ANAGENE2
    Fichier vanA.edi : réunit les séquences génétiques du gène vanA (un gène de résistance aux antibiotiques).

    Résultats obtenus avec GENIGEN2

    Phénogramme obtenu avec GENIGEN2 à partir de la comparaison du gène vanA de résistance aux antibiotiques : La proximité d’Enterococcus faecium et de Bacillus circulans n’est pas significative des relations de parenté entre ces deux espèces.

     

    Pièces jointes

    Téléchargez les document(s) : vanA.edi et le diaporama de présentation de la démarche

    Nom de l'auteur et mail : Yann Maillard yann.maillard@ac-aix-marseille.fr