La modification génétique et la biotechnologie

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1 La modification génétique et la biotechnologie
Thème 3.5 La modification génétique et la biotechnologie Idée Essentielle: les biologistes ont développé des techniques de manipulation artificielle de l’ADN, des cellules et des organismes

2 Nature de la science Évaluation des risques associés à la recherche scientifique : les scientifiques tentent d’identifier les risques associés aux cultures ou au bétail génétiquement modifiés. (4.8) Notions-Clés 3.5 N1 L’électrophorèse sur gel est utilisée pour séparer des protéines ou des fragments d’ADN en fonction de leur taille. 3.5 N2 L’ACP peut servir a amplifier de petites quantités d’ADN. 3.5 N3 Le profilage de l’ADN implique la comparaison de l’ADN. 3.5 N4 La modification génétique est réalisée par transfert de gènes entre espèces. 3.5 N5 Les clones sont des groupes d’organismes génétiquement identiques, dérivés d’une seule cellule parente d’origine. 3.5 N6 De nombreuses espèces végétales et certaines espèces animales ont des méthodes de clonage naturelles. 3.5 N7 Les animaux peuvent être clones au stade embryonnaire en scindant l’embryon en plus d’un seul groupe de cellules. 3.5 N8 Des méthodes de clonage d’animaux adultes utilisant des cellules différenciées ont été mises au point.

3 Nature de la science Évaluation des risques associés à la recherche scientifique : les scientifiques tentent d’identifier les risques associés aux cultures ou au bétail génétiquement modifiés. (4.8) Compétences et Applications 3.5 A1 L’utilisation du profilage de l’ADN pour la recherche de paternité et en médecine légale. 3.5 A2 Le transfert de gènes à des bactéries en utilisant des plasmides fait appel aux endonucléases de restriction et à l’ADN-ligase. 3.5 A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures. 3.5 A4 La production d’embryons clones produits par transfert nucléaire de cellules somatiques. Dolly peut être citée comme exemple de transfert de cellules somatiques.

4 Nature de la science Évaluation des risques associés à la recherche scientifique : les scientifiques tentent d’identifier les risques associés aux cultures ou au bétail génétiquement modifiés. (4.8) Compétences et Applications 3.5 C1 La conception d’une expérience pour évaluer un facteur affectant l’enracinement de boutures de tiges. Une espèce de plante qui forme facilement des racines dans l’eau ou dans un milieu solide doit être choisie pour les expériences relatives a l’enracinement 3.5 C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN. Les élèves doivent pouvoir déduire si un homme pourrait ou non être le père d’un enfant d’après le pattern des bandes d’un profil de l’ADN. 3.5 C3 L’analyse de données relatives aux risques que présentent les cultures Bt pour les papillons monarques.

5 Également, regardez les vidéos sur McGraw-Hill
Revue: 2.7.A1 L’utilisation de la Taq ADN polymérase pour produire rapidement de multiples copies d’ADN par amplification en chaine par polymerase (ACP). Après avoir cliqué sur le lien myDNA choisissez techniques et ensuite amplifying pour accéder les tutoriels sur la réaction en chaine de polymérase (PCR). Également, regardez les vidéos sur McGraw-Hill

6 Revue 2.7.A1 L’utilisation de la Taq ADN polymérase pour produire rapidement de multiples copies d’ADN par amplification en chaine par polymerase (ACP). En résumé: PCR est une méthode de production de grandes quantités d’une séquence spécifique d’ADN. Elle est utile lorsque de petites quantités d’ADN sont disponibles pour des testes ex. échantillons de sang, sperme, tissu, cheveux, etc. d’une scène de crime. PCR se produit dans un cycleur thermique et implique une procédure répétitive de 3 étapes: 1. Dénaturation: un échantillon d’ADN est chauffé pour le séparer en deux brins 2. Hybridation: Des amorces d’ADN s’attachent aux extrémités de la séquence à reproduire 3. Élongation: une ADN polymérase résistante à la chaleur (Taq) copie les brins Un cycle de PCR donne deux copies identiques de la séquence d’ADN Une réaction standard de 30 cycles donnerait 1,073,741,826 copies d’ADN (230)

7 L’amplification en chaine par Polymérase (ACP)
Review: 3.5.U2 PCR can be used to amplify small amounts of DNA. 3.5.N2 L’ACP peut servir à amplifier de petites quantités d’ADN L’amplification en chaine par Polymérase (ACP) Apprenez les détails en utilisant le labo virtuel et/ou l’animation: Normalement utilisé pour copier un segment d’ADN – pas le génome entier Utilisé pour amplifier des petits échantillons d’ADN Utile pour le profilage d’ADN, la recombinaison, l’identification des espèces et autres recherches. Le processus requiert un thermocycleur, des amorces, des nucléotides d’ADN libres et de l’ADN polymérase. Pouvez-vous comprendre comment la technologie a copié le processus naturel de la réplication de l’ADN?

8 3.5.U1 Gel electrophoresis is used to separate proteins or fragments of DNA according to size.
3.5.N1 L’électrophorèse sur gel est utilisée pour séparer des protéines ou des fragments d’ADN en fonction de leur taille Profilage de l’ADN Apprenez les détails en utilisant le labo virtuel et/ou l’ animation: Compare des sections d’ADN entre individu afin de déterminer la paternité ou les relations, comme preuves à l’Appui dans les cas criminels ou l’identification des espèces. Avec l’électrophorèse sur gel, des fragments d’ADN sont déplacés à travers un champs électrique et séparés selon leur grosseur. Les échantillons d’ADN sont recueillis et amplifié avec ACP. Des enzymes de restriction coupe l’ADN en fragments à des séquences de bases spécifiques dans chaque échantillon Un marqueur fluorescent s'attache au triplet du fragment d’ADN, afin de voir les résultats. Les échantillons sont ajoutés à un plateau d’électrophorèse sur gel. Un courant électrique est appliqué, poussant les fragments le long du plateau. Les fragments plus pesants demeurent près du point d’origine et les petits fragments s’éloignent plus loin. Un motif à bandes apparait pour chaque échantillon d’ADN et peut être comparé. Sample of fragmented DNA is placed in one of the wells on the gel. An electrical current is passed across the gel. Fragment separation is based on charge and size. Large fragments move slowly. Stained Negative fragments are moved to the right.

9 3.5.U3 DNA profiling involves comparison of DNA.
3.5.N3 Le profilage de l’ADN implique la comparaison de l’ADN (Voir figure 20,9 page 469) 3.5.U3 DNA profiling involves comparison of DNA. Images from:

10 3.5.N3 Le profilage de l’ADN implique la comparaison de l’ADN

11 3.5.A1 L’utilisation du profilage de l’ADN pour la recherche de paternité et en médecine légale
3.5.A1 Use of DNA profiling in paternity and forensic investigations. L’ADN est souvent laissé sur le site d’un crime. Il est présent sous plusieurs formes, incluant le sang, les cheveux, la peau, la salive et le sperme. L’ADN peut être aussi utilisé dans les enquêtes de recherche de paternité. En 1986 l’analyse médico-légale (forensic) a été utilisée sous l’appellation "empreintes d’ADN" ce type d’analyse est maintenant référé comme profilage d’ADN ou dépistage d’ADN pour faire la distinction avec les empreintes de la peau (doigt) traditionnelle. Des échantillons d’ADN sont requis de la mère, du père potentiel et de l’enfant en question. Il est plus facile d’exclure un suspect que de condamner un individu avec une preuve d’ADN. Le FBI estime qu’un tiers des premiers suspects de viol sont exclus car les échantillons d’ADN ne correspondent pas. Les raisons pour ces enquêtes peuvent inclure: Héritage de propriété, d’investissements, argent, etc. Le père doit payer des frais de support de son enfant biologique. Les enquêteurs médico-légistes doivent prendre beaucoup de précautions afin d’éviter les erreurs, mais les erreurs humaines ne peuvent jamais être toutes élimines.

12 Le profilage d’ADN médico-légale
3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. 3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN Le profilage d’ADN médico-légale A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, un follicule de cheveux a été laissé sur la scène d’un crime. Qui est l’auteur du crime? A = preuve laissée B = propriétaire C = suspect 1 D = suspect 2

13 Le profilage d’ADN médico-légale
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. Le profilage d’ADN médico-légale A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, un follicule de cheveux a été laissé sur la scène d’un crime. Qui est l’auteur du crime? A = preuve laissée B = propriétaire C = suspect 1 D = suspect 2 Explication: On veut obtenir une correspondance à 100% entre les cellules laissées sur le site du crime et l’auteur du crime.

14 B = sang inconnu sur le site du crime C = suspect 1 D = suspect 2
3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. 3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, beaucoup de sang a été laissé sur la scène d’un crime. Qui est l’auteur du crime? A = victime B = sang inconnu sur le site du crime C = suspect 1 D = suspect 2

15 B = sang inconnu sur le site du crime C = suspect 1 D = suspect 2
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, beaucoup de sang a été laissé sur la scène d’un crime. Qui est l’auteur du crime? A = victime B = sang inconnu sur le site du crime C = suspect 1 D = suspect 2 Explication: On veut obtenir une correspondance à 100% entre les cellules laissées sur le site du crime et l’auteur du crime. Les bands qui se superposent entre la victime et l’auteur suggère une relation proche.

16 3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN
3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. A B C Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, une preuve d’ADN est utilisé dans un cas de condamnation incorrecte. Est-ce que le prisonnier est vraiment coupable? A = signe de preuve B = propriétaire C = prisonnier

17 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles.
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN A B C Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les suspects à partir de trace d’ADN. Il peut aussi être utilisé pour éliminer les innocents d’une enquête. Dans ce cas, une preuve d’ADN est utilisé dans un cas de condamnation incorrecte. Est-ce que le prisonnier est vraiment coupable? A = signe de preuve B = propriétaire C = prisonnier Non Explication: Sans une correspondance plus forte, la preuve est insuffisante pour condamner le suspect. Il devrait être relâcher et un nouveau suspect trouvé. Preuve d’ADN est révisé dans beaucoup de poursuites d’accusation incorrecte.

18 3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN
3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les relations entre différentes personnes et déterminer les liens parentaux. Dans ce cas, la paternité de l’enfant est mise en question. Qui est le père? A = mère B = enfant C = homme 1 D = homme 2

19 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles.
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN A B C D Le profil d’ADN peut être utilisé pour identifier les relations entre différentes personnes et déterminer les liens parentaux. Dans ce cas, la paternité de l’enfant est mise en question. Qui est le père? A = mère B = enfant C = homme 1 D = homme 2 Explication: On s’attend qu’environ – 50% - de correspondance entre un parent et son enfant. La mère (A) et l’homme 1 (C) partage des bandes différentes avec l’enfant. Les hommes 1 et 2 partagent des bandes entre eux, ce qui suggère qui sont apparenté.

20 Questions de pratique Identifiez le fragment d’ADN le plus petit.
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. Questions de pratique Identifiez le fragment d’ADN le plus petit. I. II. III IV. 2. Énoncez le nombre de bandes qui devrait apparaitre dans la ligne standard. Identifiez l’enfant qui est le plus probable d’être issu du mariage précédent de la mère.

21 Sample Questions Identifiez le fragment d’ADN le plus petit.
3.5.C2 L’analyse d’exemples de profils de l’ADN 3.5.S2 Analysis of examples of DNA profiles. Sample Questions Identifiez le fragment d’ADN le plus petit. I. II. III IV. 2. Énoncez le nombre de bandes qui devrait apparaitre dans la ligne standard. Identifiez l’enfant qui est le plus probable d’être issu du mariage précédent de la mère. .

22 “Le Code Génétique est Universel”
3.5.U4 Genetic modification is carried out by gene transfer between species. 3.5.N4 La modification génétique est réalisée par transfert de gènes entre espèces Modification Génétique Génie génétique, transfert de gène ou transgénique. “Le Code Génétique est Universel” Tous les organismes vivants utilisent les mêmes bases et le même code génétique. Chaque codon produit le même acide aminé dans la transcription et la traduction, peu importe l’espèce. Donc la séquence des acides aminés dans un polypeptide demeurent inchangée. Alors, on peut prendre les gènes d’une espèce et les insérer dans le génome d’autres espèces. restriction We already make use of gene transfer in industrial production of insulin:

23 Modification Génétique
3.5.U4 Genetic modification is carried out by gene transfer between species. 3.5.N4 La modification génétique est réalisée par transfert de gènes entre espèces Modification Génétique Génie génétique, transfert de gène ou transgénique. Du lait contenant des protéines de soie d’araignées est produite par des chèvres (la soie d’araignées est très solide) Plants de tomates tolérant au sel Voici plusieurs exemples. La plupart des produits usinés contient un dérivé de produit GM Riz doré est coloré jaune car il contient de la β-carotène (un précurseur de la vitamine A) Insuline humaine produite par des bactéries pour les diabétiques

24 3.5.A2 Gene transfer to bacteria using plasmids makes use of restriction endonucleases and DNA ligase. 3.5.N4 La modification génétique est réalisée par transfert de gènes entre espèces Transfert de gène Requiert des plasmides, une cellule hôte, des enzymes de restriction et la ligase. La bactérie E. coli contient des petits cercles d’ADN – les plasmides. Ceux-ci peuvent être retirés. Enzyme de restriction ‘coupe’ le gène désiré du génome. Alternativement , l’ARNm peut être traité avec une transcriptase inverse pour produire de petits segments d’ADN Les mêmes enzymes de restriction coupent le plasmide. Puise que ce sont les mêmes enzymes de restriction, les mêmes bases sont exposées, créant des ‘extrémités collantes’ Ligase relie les extrémités collantes, fixant le gène dans le plasmide E. coli. Des Fermenteurs sont utilisés pour produire de grande quantités de bactéries. L’insuline humaine est séparée de la bactérie et purifiée. Le plasmide recombiné est inséré dans la cellule hôte. Elle exprime le nouveau gène. Un exemple est la production d’insuline humaine. Revue: Comment et où est produite l’insuline dans la cellule et comment est-elle exportée de la cellule?

25 Transfert de Gène Peut être utilisé en thérapie génique
3.5.N4 La modification génétique est réalisée par transfert de gènes entre espèces Peut être utilisé en thérapie génique Un vecteur viral est utilisé pour inséré un plasmide recombinant dans les gènes de cellules affectées. Le virus est choisi ou programmé à viser seulement les cellules spécifiques. Déficience immunitaire combinée sévère peut être traitée de cette façon: Récemment, la cécité héréditaire a été traitée avec la thérapie génique: Malgré que c’est super intéressant, ce n’est pas dans le curriculum de biologie BI.

26 Maïs Bt Bénéfices généraux potentiels:
3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops. 3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures Maïs Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. GM Foods by Bill Nye Bénéfices généraux potentiels: Introduction d’un nouveau trait – Le gène Bt augmente la résistance aux insectes comme la Pyrale La productivité augmente – moins de sol utilisé / récolte plus grande avec moins de dommage. Utilisation réduite de pesticides chimiques – cout réduit / impact écologique réduit Résistance à la maladie accrue Moins d’utilisation d’herbicides chimiques Moins d’utilisation de fertilisant chimique Rusticité accrue – résiste mieux aux sécheresse/froid donc plus tolérant / croissance plus longue Augmentation de la valeur nutritive Bt Corn FAQ by Colorado State University: A hard look at GM crops by Nature: Quel bénéfices sont applicables et ont besoin d’être évaluer pour le maïs Bt?

27 Mais Bt Bénéfices généraux potentiels:
3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops. 3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures Mais Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. GM Foods by Bill Nye Bénéfices généraux potentiels: Introduction d’un nouveau trait – Le gène Bt augmente la résistance aux insectes comme la Pyrale La productivité augmente – moins de sol utilisé / récolte plus grande avec moins de dommage. Utilisation réduite de pesticides chimiques – cout réduit / impact écologique réduit Résistance à la maladie accrue Moins d’utilisation d’herbicides chimiques Moins d’utilisation de fertilisant chimique Rusticité accrue – résiste mieux aux sécheresse/froid donc plus tolérant / croissance plus longue Augmentation de la valeur nutritive Nature de la science: Évaluation des risques associés à la recherche scientifique : les scientifiques tentent d’identifier les risques associés aux cultures ou au bétail génétiquement modifiés. (4.8) Ce point est traité implicitement dans l’étude de cas du mais Bt. Bt Corn FAQ by Colorado State University: A hard look at GM crops by Nature: Quel bénéfices sont applicables et ont besoin d’être évaluer pour le maïs Bt?

28 Maïs Bt Bénéfices potentiels:
3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures 3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops. Maïs Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. Bt a été introduit avec succès et le maïs Bt est beaucoup plus résistant aux insectes Bénéfices potentiels: Introduction d’un nouveau trait – Le gène Bt augmente la résistance aux insectes comme la Pyrale La productivité augmente – moins de sol utilisé / récolte plus grande avec moins de dommage. Utilisation réduite de pesticides chimiques – cout réduit / impact écologique réduit La productivité maximale n’a pas augmentée, mais les pertes dans les ‘mauvaises années’ ont été réduites. Les toxines Bt sont considérées d’être beaucoup plus sélective et sécuritaire pour les humains et les organismes non-visés que la plupart des insecticides conventionnels.

29 3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops.
3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures Maïs Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs Tous les risques doivent être évalués avec un programme d’évaluation compréhensif. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. Risques généraux potentiels: Peut être toxique ou causer des réactions allergiques chez les humains Les gènes transférés peuvent subir une mutation Les organismes non-visés sont affectés par les toxines Augmentation de la résistance aux toxines évolue dans les insectes Une libération accidentelle peut créer une compétition avec les plantes indigènes Super mauvaises herbes – avec des croisements, le gène transféré pourrait apparaitre dans les espèces sauvages La Biodiversité est réduite – Les populations de plantes par compétition directe et les populations animales directement et indirectement peuvent être affectés. Les lois sur les brevets empêchent les fermiers de produire des variétés plus adaptées locales – ceci mènerait à des essais sur le terrain non contrôlés, pas une situation désirable.

30 3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures 3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops. Maïs Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs Tous les risques doivent être évalués avec un programme d’évaluation compréhensif. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. Risques généraux potentiels: Peut être toxique ou causer des réactions allergiques chez les humains Les gènes transférés peuvent subir une mutation Les organismes non-visés sont affectés par les toxines Augmentation de la résistance aux toxines évolue dans les insectes Une libération accidentelle peut créer une compétition avec les plantes indigènes Super mauvaises herbes – avec des croisements, le gène transféré pourrait apparaitre dans les espèces sauvages La Biodiversité est réduite – Les populations de plantes par compétition directe et les populations animales directement et indirectement peuvent être affectés. Les lois sur les brevets empêchent les fermiers de produire des variétés plus adaptées locales – ceci mènerait à des essais sur le terrain non contrôlés, pas une situation désirable. La toxine Bt a été utilisé pour 30 ans sans toxicité détectée chez les humains, cependant certains plants transgéniques expérimentaux ont causés des réponses allergiques. Bt est une bactérie du sol très commune – alors les organismes ont été exposés régulièrement aux toxines auparavant. Les effets négatifs sur les organismes non-visés semblent être mineur… … Cependant plusieurs espèces de chenilles vivent dans ou près des plants de maïs durant la saison de croissance, et pourraient être affectés

31 3.5.A3 L’évaluation des risques et des bénéfices éventuels associes à la modification génétique des cultures 3.5.A3 Assessment of the potential risks and benefits associated with genetic modification of crops. Maïs Bt Gènes de Bt ont été insérés dans le maïs afin que les plants GM puisse produire une toxine insecticide et être résistant aux insectes nuisibles, ex. la Pyrale du maïs Tous les risques doivent être évalués avec un programme d’évaluation compréhensif. Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie du sol qui produit des toxines insecticide. Risques généraux potentiels: Peut être toxique ou causer des réactions allergiques chez les humains Les gènes transférés peuvent subir une mutation Les organismes non-visés sont affectés par les toxines Augmentation de la résistance aux toxines évolue dans les insectes Une libération accidentelle peut créer une compétition avec les plantes indigènes Super mauvaises herbes – avec des croisements, le gène transféré pourrait apparaitre dans les espèces sauvages La Biodiversité est réduite – Les populations de plantes par compétition directe et les populations animales directement et indirectement peuvent être affectés. Les lois sur les brevets empêchent les fermiers de produire des variétés plus adaptées locales – ceci mènerait à des essais sur le terrain non contrôlés, pas une situation désirable. Inconnu mais il y a un risque Risque est connu et il y a des preuves que ces mauvaises herbes aient évoluées de cultures transgéniques Les risques à la grandeur de l’écosystème sont inconnus mais des exemples spécifiques sont examinés.

32 3.5.S3 Analysis of data on risks to monarch butterflies of Bt crops.
3.5.C3 L’analyse de données relatives aux risques que présentent les cultures Bt pour les papillons monarques Laboratory study Le stade de la chenille du Monarque se nourrit d’asclépiade (milkweed). L’asclépiade poussent normalement le long des champs de maïs. Les études démontrent une certaine mortalité de chenilles qui sont nourrit avec des feuilles d’asclépiade recouverte de pollen de Maïs Bt La survie de la larve de monarque du deuxième au troisième instar a été testé. Trois traitements de feuilles d’asclépiade ont été faites: Feuilles sans pollen (lavande), feuilles traitées avec du pollen de maïs non transformé (bleu), et des feuilles traitées avec du pollen de maïs Bt(noir). Le taux de survie moyen est basé sur la proportion de larves qui survivent après cinq réplications du traitement (de Losey, H. E., L. S. Rayor, and M. E. Carter Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature 399: 214, © 1999 Nature Publishing Group n.b. Les barres d’erreur représentent l’erreur typique de la moyenne soit l’écart où on trouverait la vraie moyenne.

33 3.5.C3 L’analyse de données relatives aux risques que présentent les cultures Bt pour les papillons monarques 3.5.S3 Analysis of data on risks to monarch butterflies of Bt crops. Le stade de la chenille du Monarque se nourrit d’asclépiade (milkweed). L’asclépiade poussent normalement le long des champs de maïs. Les études démontrent une certaine mortalité de chenilles qui sont nourrit avec des feuilles d’asclépiade recouverte de pollen de Maïs Bt Field studies Les courbes de survie des larves de monarque placées dans ou près des champs de maïs Bt et non-Bt. La courbe de survie (a) est basée sur les données de: Iowa et la courbe (b) est basée sur les données de: New York (from Stanley-Horn, D. E. et al Assessing the impact of Cry1Ab-expressing corn pollen on monarch butterfly larvae in field studies. Proceedings of the National Academy of Sciences 98: , © 2001 National Academy of Sciences, U.S.A.).

34 3.5.S3 Analysis of data on risks to monarch butterflies of Bt crops.
3.5.C3 L’analyse de données relatives aux risques que présentent les cultures Bt pour les papillons monarques Le stade de la chenille du Monarque se nourrit d’asclépiade (milkweed). L’asclépiade poussent normalement le long des champs de maïs. Les études démontrent une certaine mortalité de chenilles qui sont nourrit avec des feuilles d’asclépiade recouverte de pollen de Maïs Bt Analyser les données: Expliquez pourquoi le maïs non transformé a été inclus dans cette étude Décrivez les tendances du graphique 1 Discutez les preuves de la présence de pollen de maïs Bt affectent la survie des chenilles de monarques. Est-ce que les barres d'erreurs sont utiles pour cette discussion? Décrivez les tendances du graphique 2. Suggérez les raisons pourquoi la toxicité Bt des monarques est facile à détecter en laboratoire. Évaluer l’hypothèse que le maïs Bt affecte négativement les populations de papillons monarques. Autres recherches et questions: Les conséquences de doses non-létale de toxines Bt sont méconnues. Les données montrent une réduction des niveaux d’alimentation sur les asclépiades recouvertes de pollen de maïs Bt. L’utilisation des variété les plus toxiques de maïs Bt a été discontinuée et des variétés plus modernes montrent un effet minime.

35 Clone Un groupe d’organismes génétiquement identiques.
3.5.U5 Clones are groups of genetically identical organisms, derived from a single original parent cell. 3.5.N5 Les clones sont des groupes d’organismes génétiquement identiques, dérivés d’une seule cellule parente d’origine Clone Un groupe d’organismes génétiquement identiques. Un groupe de cellules dérivées d’une seule cellule parentale. Jumeaux Monozygotes sont des clones naturels. Alors pourquoi sont-ils différents? Épigénétiques est la solution… L’étoile de mer, si endommagée, peut régénérer un corps complet à partir d’une seule jambe, un autre exemple de clone naturel. De même que la reproduction asexuée, telle la fission binaire des bactéries.

36 Clone Un groupe d’organismes génétiquement identiques.
3.5.N6 De nombreuses espèces végétales et certaines espèces animales ont des méthodes de clonage naturelles 3.5.U6 Many plant species and some animal species have natural methods of cloning. Clone Un groupe d’organismes génétiquement identiques. Un groupe de cellules dérivées d’une seule cellule parentale. Des partants végétaux sont des tiges latérales modifiées utilisées pour la reproduction asexuelle. Chaque nouvelle plantule peut se séparer pour produire une nouvelle plante. Clones permettent aux plantes de se propager rapidement (produire des copies). Les tubercules, le bout épaissi de tiges souterraines, sont des organes d’entreposage dans les plantes comme les pommes de terre. Durant l’hiver, la plante meurt mais au printemps, chaque tubercule débute la croissance de nouveaux plants, tous des clones du parent.

37 3.5.U7 Animals can be cloned at the embryo stage by breaking up the embryo into more than one group of cells. 3.5.N7 Les animaux peuvent être clones au stade embryonnaire en scindant l’embryon en plus d’un seul groupe de cellules Jumeaux Monozygotes Embryons peuvent se séparer et continuer leur développement pour former des jumeaux identiques. Ceci est possible puisque dans le développement embryonnaire les cellules ne sont pas spécialisées et peuvent devenir n’importe quelle cellule. Ci-dessous: Ce processus fait en laboratoire: En utilisant des pipettes, les cellules sont extraites d’un embryon (A) et implanté dans un embryon (B). As an artificial process this has limited value as only very young embryonic cells can be used.

38 Exemples de facteurs qui peuvent être enquêté:
3.5.C1 La conception d’une expérience pour évaluer un facteur affectant l’enracinement de boutures de tiges 3.5.S1 Design of an experiment to assess one factor affecting the rooting of stem-cuttings. Plusieurs plantes populaires produisent des racines facilement avec des boutures, produisant des plantes matures (clone) rapidement. Exemples de facteurs qui peuvent être enquêté: Substrat - eau, type de sol Nombre de feuilles sur la tige Longueur de la tige coupée Efficacité des poudres d’enracinement commerciales Couvrir avec des sacs de plastiques (pour réduire la transpiration) Comment la tige est coupée Proximité d’un nodule (point d’embranchement) à la base de la tige Rigueur de la conception – Points à considérer: Comment la croissance des racines/leur apparition sera mesuré (vous pouvez anticipé plusieurs racines de longueur variable)? Quelles variables ont besoin d’être contrôlées? Quelles espèces de plantes/variété seront examinées? Combien de boutures seront nécessaires pour avoir une expérience fiable?

39 Clonage de cellules différentiées
3.5.N8 Des méthodes de clonage d’animaux adultes utilisant des cellules différenciées ont été mises au point 3.5.U8 Methods have been developed for cloning adult animals using differentiated cells. Clonage de cellules différentiées Cloner un organisme avec des traits désirés est problématique puisque un organisme développé consistent de cellules spécialisée qui sont multipotentes, unipotentes ou ne peuvent pas se diviser du tout. Afin qu’un clone développe des cellules somatiques (corps diploïde), les cellules de l’organisme donneur ont besoin d’être induites pour devenir pluripotentes (cellules capable de se diviser pour devenir n’importe quel type de cellules). En John Gurdon a transplanté le noyau d’une cellule intestinale de têtard (diploïde spécialisé) dans un œuf de grenouille énucléé (noyau retiré). De cette façon, il a créé des têtard qui étaient génétiquement identique à celui de la cellule intestinale. La méthode a été raffinée, mais essentiellement n’a pas changée. Cette méthode se nomme transfert nucléaire de cellules somatiques ou clonage thérapeutique..

40 Clonage thérapeutique(SCNT)
3.5.A4 La production d’embryons clones produits par transfert nucléaire de cellules somatiques 3.5.A4 Production of cloned embryos produced by somatic-cell nuclear transfer. Clonage thérapeutique(SCNT) Crée un organisme génétiquement identique par transfert d’un noyau diploïde differentié. Transfert nucléaire de cellules somatiques rendu facile: Retirer un noyau diploïde différentié de l’individu à être cloné. Énucléé la cellule du receveur. Insérez le noyau diploïde dans la cellule énucléée. Implantez dans l’endomètre de la mère porteuse et gestation qui suit. Le nouveau né sera génétiquement identique au noyau du parent donneur. Produisez votre propre clone de souris en apprenant la méthode. Dolly la brebis a été le premier clonage avec succès d’un mammifère à partir de cellules somatiques différentiées. Elle est le résultat de plusieurs essais. On remarque qu’elle meurt jeune de maladies reliées à l'âge. Le clonage reproductif humain est illégal Vidéo de l’énucléation d’une cellule:

41 Clonage thérapeutique(SCNT)
3.5.A4 La production d’embryons clones produits par transfert nucléaire de cellules somatiques 3.5.A4 Production of cloned embryos produced by somatic-cell nuclear transfer. Clonage thérapeutique(SCNT) Produire des cellules souches. Le clonage thérapeutique: Retirer un noyau diploïde différentié de l’individu à être cloné. Énucléé la cellule du receveur. Insérez le noyau diploïde dans la cellule énucléée. Stimuler la division et croissance in vitro. L’embryon résultant est une source abondante de cellules souches qui peuvent être récoltées ou cultivées. La couche externe des cellules est retirée, donc seulement la masse interne est utilisée pour la culture de tissus. Nuclear transfer animation from HHMI: Utilisations du clonage thérapeutique: Créer des cellules souches pour les transplants, tel que patients brulés ou la leucémie. Remplacer des tissus endommagés comme les nerfs, cellules pancréatiques. Moins de risque de rejet car les cellules sont génétiquement identiques. Creating stem cells animation from HHMI:

42 Bibliographie / Remerciements
Bob Smullen