Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2025 (jour 1)
Thème : Complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses · Tiré du sujet Jour 1 (2025)
Énoncé
EXERCICE 2 – (8 points)
Protéine virale et fusion des gamètes
La reproduction sexuée implique la fusion des gamètes mâles et femelles. Une étude récente propose un modèle expliquant l'origine du gène permettant cette fusion, il proviendrait d'un virus par un transfert horizontal. Un certain nombre d'arguments semble étayer cette hypothèse sans que l'on ne puisse la valider avec certitude.
Expliquer comment cette hypothèse a pu être construite tout en montrant les limites de ce modèle.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.
Document 1 - Protéines de fusion des virus
La fusion d'un virus avec sa cellule hôte est permise par des protéines de fusion localisées à la surface de l'enveloppe virale. Le peptide de fusion localisé à l'extrémité de cette protéine se lie à la membrane plasmique de la cellule hôte.
Document 2 - Protéine HAP2 des gamètes moins
Les Chlamydomonas sont des algues unicellulaires. Il existe deux types de gamètes: gamètes plus et moins. On observe à la surface de la membrane plasmique des gamètes moins chez les Chlamydomonas des protéines HAP2.
Document 3 - Représentation schématique de la fusion des gamètes de Chlamydomonas
La fécondation chez Chlamydomonas correspond à la fusion des deux types de gamètes plus et moins. Cette fusion serait permise par la liaison de la protéine HAP2 localisée sur les gamètes moins avec une protéine localisée à la surface des gamètes plus. Le schéma ci-dessous montre les étapes lors de la rencontre, l'adhésion puis la fusion des deux gamètes à l'origine de la cellule œuf.
Document 4 - Fusion des gamètes en présence d'anticorps anti-HAP2
Un anticorps, dirigé contre une portion de la protéine HAP2, permet de l'inactiver. La présence de cet anticorps n'empêche pas la mobilité ou l'adhésion des gamètes.
On place des gamètes moins liés à l'anticorps anti-HAP2 en présence de gamètes plus. On compare ces résultats avec des gamètes moins placés en présence de gamètes plus. On mesure le pourcentage de gamètes qui ont fusionné.
Document 5 - Structure tridimensionnelle des protéines HAP2 des gamètes moins de Chlamydomonas et des protéines virales
On a étudié la structure tridimensionnelle de deux protéines: la protéine HAP2 de Chlamydomonas reinhardtii et celle d'un virus: le virus TBEV.
Afin de comparer la structure tridimensionnelle de ces deux protéines, on les a superposées. Voici le résultat obtenu:
Document 6: Séquence d'acides aminés de la protéine HAP2
La protéine HAP2 a été identifiée chez la plupart des organismes Eucaryotes. Sa séquence a été comparée chez eux.
Les acides aminés repérés par des flèches dans le document ci-dessous sont essentiels pour permettre la mise en place de la structure tridimensionnelle de cette protéine.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Expliquer comment cette hypothèse a pu être construite tout en montrant les limites de ce modèle.
Réponse : Synthèse argumentée intégrant les éléments suivants : 1. Rôle indispensable de HAP2 dans la fusion des gamètes (Documents 2, 3 et 4) : - Chez *Chlamydomonas*, HAP2 est présente spécifiquement à la surface des gamètes *moins* (Doc 2). - Lors de la fécondation, après la reconnaissance et l'adhésion des gamètes *plus* et *moins*, HAP2 intervient pour assurer la fusion des membranes menant à la cellule œuf (Doc 3). - L'inhibition par un anticorps anti-HAP2 bloque la fusion gamétique (taux inférieur à 20 % contre près de 70 % chez le témoin, Doc 4) sans empêcher l'adhésion ni la mobilité : HAP2 est donc un fusogène indispensable. 2. Arguments en faveur d'une origine virale par transfert horizontal (Documents 1 et 5) : - Les protéines de fusion virales (ex. virus enveloppés) ancrent leur peptide de fusion dans la membrane de la cellule hôte pour fusionner enveloppe virale et membrane plasmique (Doc 1). - La structure 3D de HAP2 présente une conformation presque identique à celle de la protéine de fusion du virus TBEV (superposition tridimensionnelle quasi-parfaite, Doc 5). - Cette homologie structurale étroite suggère une parenté évolutive : acquisition du gène par l'ancêtre des eucaryotes à partir d'un virus par transfert horizontal de gènes. 3. Ancienneté et conservation chez les Eucaryotes (Document 6) : - HAP2 est présente dans l'ensemble des grands clades d'eucaryotes (plantes, animaux, protozoaires). - Des résidus d'acides aminés clés (notamment des cystéines assurant des ponts disulfures stabilisateurs) sont strictement conservés, prouvant que ce mécanisme de fusion est très ancien et a été sélectionné positivement depuis l'ancêtre commun des eucaryotes. 4. Limites du modèle : - *Sens du transfert :* Il est impossible d'exclure formellement que le transfert se soit fait de l'eucaryote vers le virus (capture d'un gène cellulaire par un virus ancestral). - *Divergence de séquence :* Les séquences primaires ont fortement divergé au cours du temps (délétions, insertions), seule la structure 3D globale subsiste. - *Convergence évolutive :* Une convergence de forme répondant aux mêmes contraintes physiques de fusion membranaire reste une hypothèse alternative difficile à réfuter.
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