Activité 2 : Des modifications de l’expression des génomes

Exemple : Les membracidés, un nouveau plan d'organisation chez les insectes

Préalables :

Les insectes montrent généralement un plan d'organisation avec un corps en 3 parties, 3 paires de pattes (une paire par segment thoracique) et 2 paires d'ailes...

Le plan d'organisation des membracidés montre, quant à lui, un appendice supplémentaire connecté au premier segment thoracique.
Vous êtes chercheur en biologie du développement à l'université et vous travaillez sur des animaux un peu particuliers : les membracidae.
Vous découvrez que ces animaux, appartenant au groupe des insectes, présentent une modification de leur plan d'organisation par l'apparition et le développement extraordinaire d'une 3ème paire d'ailes originale et modifiée en une structure appelée 'casque'.
Devant vos confrères chercheurs vous devez, après avoir posé un problème, présenter vos documents et les arguments pour :
1- Montrer que ce 'casque' des membracidae correspond bien à une 3ème paire d'ailes modifiée.
2- Montrer que ce changement de plan d'organisation n'est pas dû à une modification du gène de développement contrôlant l'apparition des ailes dans le premier segment thoracique de l'insecte mais à une modification de la chronologie et de l’intensité de l’expression de gènes.

Le casque et les ailes d'un membracidé (document 1) :

Développement du thorax d'un membracidé (document 2) :
Détails du thorax aux stades larvaires 1 et 5 du développement d'un membracidé vus au microscope électronique à balayage.

a : Stade larvaire 1 (T1, T2, T3 : segments thoraciques) ; b : Stade larvaire 5 ; H = Helmet (casque) ; W = Wings (ailes).

Les connexions casque/thorax et aile/thorax (document 3) :

Détails vus à la loupe binoculaire de la jonction aile-thorax (a et b) et de la jonction casque-thorax (c et d)

Une structure similaire est observée pour l'articulation du