Exercice 2 : La féminisation des populations de c… · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Métropole Candidat libre 2021 (sujet 2)

Déterminer les mécanismes qui expliquent la plus forte proportion de femelles que de mâles dans certaines populations de cloportes.

Réponse : Introduction et problématique : Chez le cloporte *Armadillidium vulgare*, certaines populations comptent beaucoup plus de femelles que de mâles. Il s'agit de comprendre quels mécanismes génétiques, symbiotiques et moléculaires expliquent ce déséquilibre. 1. Le déterminisme génétique normal du sexe (Document 1) : * Dans les populations équilibrées, le sexe est déterminé par les chromosomes. * Les mâles sont $2n = 54$ dont ZZ (sexe homogamétique). * Les femelles sont $2n = 54$ dont ZW (sexe hétérogamétique). * La méiose et la fécondation donnent alors 50 % de descendants ZZ (mâles) et 50 % de descendants ZW (femelles). C'est ce que montre le croisement 1 du Doc 3. 2. Wolbachia, une bactérie féminisante à transmission maternelle (Documents 2 et 3) : * *Wolbachia* est une bactérie intracellulaire présente dans tous les organes, y compris les gonades. * Elle est présente dans les ovules et dans les spermatozoïdes, mais seules les bactéries de l'ovule sont transmises à la cellule-œuf. La transmission est donc maternelle, avec un taux de 90 %. * Croisement 2 (mâle ZZ × femelle ZW porteuse) : * 90 % des descendants sont porteurs et sont tous femelles : 45 % ZW et 45 % ZZ. * Les 10 % non porteurs suivent le déterminisme chromosomique : 5 % de femelles ZW et 5 % de mâles ZZ. * Au total, on obtient 95 % de femelles. * Croisement 3 (mâle ZZ × femelle ZZ porteuse) : * On obtient 90 % de femelles ZZ porteuses et seulement 10 % de mâles ZZ non porteurs. * Ces résultats valident l'hypothèse du Doc 2 : tout embryon porteur de *Wolbachia* devient femelle, même s'il est génétiquement ZZ. On parle de néo-femelles fonctionnelles. * Ces néo-femelles transmettent à leur tour la bactérie. La proportion de femelles augmente donc de génération en génération. 3. Des femelles ZZ sans Wolbachia : un transfert horizontal de gènes (Document 4) : * Les femelles ZZ sans *Wolbachia* possèdent dans leur génome la séquence codant le facteur f. * Cette séquence est présente chez *Wolbachia* mais absente chez les mâles ZZ. * Leurs ancêtres étaient porteurs de la bactérie. * On en déduit qu'une séquence bactérienne s'est intégrée dans le génome du cloporte : c'est un transfert horizontal de gènes. * Le caractère féminisant persiste ainsi même sans la bactérie. Il se transmet alors comme un gène de l'hôte. 4. Le mécanisme moléculaire : le facteur f bloque la voie mâle (Document 5) : * Chez un embryon ZZ, le chromosome Z est à l'origine de la production d'un facteur masculinisant. * Ce facteur stimule la différenciation de la glande indifférenciée en glande androgène. * La glande androgène produit l'hormone mâle, qui stimule la différenciation de la gonade embryonnaire en testicule. * Sans hormone mâle, les gonades se différencient en ovaires. * Le facteur f, produit par *Wolbachia* ou par la séquence intégrée au génome, empêche la production du facteur masculinisant. * En conséquence, il n'y a ni glande androgène, ni hormone mâle, ni testicules : l'embryon ZZ devient une femelle. Conclusion : La forte proportion de femelles s'explique par deux mécanismes. * D'une part, l'infection par *Wolbachia*, transmise par la mère à 90 % des descendants, féminise les embryons génétiquement mâles (ZZ). * D'autre part, le gène du facteur f a été transféré horizontalement dans le génome de certains cloportes, ce qui féminise les individus ZZ même sans la bactérie. * Dans les deux cas, le facteur f bloque la cascade de masculinisation : facteur masculinisant, puis glande androgène, puis hormone mâle, puis testicules.