Images et morphogenèse végétale Objectifs: Travailler sur des images diverses, à différentes échelles, obtenues de différentes manières Proposer des activités utilisables par les enseignants Compléter les connaissances sur le modèle végétal et sur le développement (croissance, identité cellulaire, prolifération cellulaire)

Plan de l’atelier Croissance cellulaire et morphogenèse: exemple des mutants à croissance en hélice chez arabidopsis thaliana Contrôle génétique de la morphogenèse florale

Les mutants à croissance en hélice chez Arabidopsis thaliana

Plan Les phénotypes à croissance en hélice: exemple des mutants Lefty2 et Tortifolia2 Les protéines impliquées dans la mise en place des fibres de cellulose Effets de l’environnement sur ces mutants Un mutant permettant d’amener la notion de codon: Tua4 S178Δ Un exemple de famille multigénique

Objectif des activités 1, 2 et 3 Réinvestir les notions de phénotype au différents niveaux d’organisation Travailler sur le rôle du génotype dans la morphogenèse Montrer un effet de l’environnement

Quelle est la part du génotype et de l’environnement dans la morphogenèse?

Les phénotypes à croissance en hélice: Lefty1 et Tortifolia2 Dans Accès, ouvrir le dossier: Sciences du vivant / dynamique cellulaire / développement / Comprendre / Morphogenèse végétale / les mutants à croissance en hélice / Ouvrir alors les pages: Phénotype Lefty Phénotype Tortifolia

Phénotypes Sauvage, Lefty1 et Lefty2

Tortifolia 2 Plantules de 3 semaines A: Sauvage B: Tor2 Pétioles Tor2 Hypocotyles

Tortifolia 2 Cellules en culture in vitro sauvage, cellule de gauche et Tor2 pour les cellules de droite

Activité 1: phénotypes 1- Décrire les particularités des phénotypes Lefty 2 et Tortifolia 2 (macroscopique et microscopique) 2- Quelle est la particularité des zones de la plante qui sont affectées ? 3- Quels sont les mécanismes connus par les élèves pour expliquer la croissance dans ces zones? 4- Faire des hypothèses pour expliquer la mise en place génétique de ces phénotypes.

Microtubules corticaux Sauvage et Lefty 1

Activité 2/1: part du génotype Dans le site Accès, ouvrir le dossier: Sciences du vivant / dynamique cellulaire / développement / Ressources / Morphogenèse végétale / les mutants à croissance en hélice / Séquences Télécharger les séquences 4 allèles de la tubuline alpha 4 tubulines alpha alternatives Dans Anagène, comparer les séquences nucléotidiques et polypeptidiques

Activité 2/1: part du génotype Dans quels secteurs les acides aminés affectés par les mutations doivent ils se situer pour que la croissance du microtubule se fasse en hélice ?

Activité 2/1: part du génotype Dans Accès, ouvrir le dossier: Sciences du vivant / dynamique cellulaire / développement / Ressources / Morphogenèse végétale / les mutants à croissance en hélice / Molécule Télécharger la molécule Dimère de tubuline Ouvrir cette molécule sous Rastop Localiser les acides aminés affectés par les mutations Lefty2 et Tortifolia 2. Conclure

Dimère de tubuline

Activité 2/2: part du génotype Les activités précédentes ont permis de mettre en évidence que la présence de tubulines alpha alternatives provoquaient une croissance en hélice. Faire une hypothèse sur le lien entre la disposition des microtubules de tubuline et la disposition des fibres de cellulose.

Activité 2/2: part du génotype Dans Accès, ouvrir le dossier Sciences du vivant / dynamique cellulaire / développement / Comprendre / Morphogenèse végétale / les mutants à croissance en hélice / Cellulose synthase et tubuline Conclure sur la part du génotype dans la mise en place d’une croissance en hélice.

Cellulose synthase et tubuline Tubuline alpha

Schéma bilan

Activité 3: part de l’environnement Dans Accès, ouvrir le dossier: Sciences du vivant / dynamique cellulaire / développement / Ressources / Morphogenèse végétale / Mutants à croissance en hélice / Images et commentaires / Effets du taxol sur l’élongation des racines Comparer l’effet du taxol sur les plantules sauvages et les mutants Tor2

Elongation racinaire selon le taux de taxol du milieu de culture sauvage Tor2

Activité 4 Cette activité est envisageable aux niveaux 1S, ES ou même L. On travaille ici dans le cadre de la question suivante: Comment la cellule « traduit elle » la séquence nucléotidique du gène en séquence polypeptidique?

Activité 4 Dans anagène, comparer 3 allèles de la tubuline α téléchargés précédemment: tua4, Lefty2 et Tua4 S178Δ . Remplir le tableau ci dessous Tua4 Lefty2 Tua4 S178 Δ Nombre de nucléotides Mutation Nombre d’acides aminés Conséquence de la mutation

Activité 5: Famille multigénique La famille des tubulines α et β est très bien conservée d’une espèce à une autre. Il existe six gènes pour la tubuline α dans le génome d’Arabidopsis thaliana. Comparaison de ces gènes

Activité 5: Famille multigénique Dans Accès, télécharger le fichier Ressources / Séquences / familles multigéniques Ouvrir le dossier dans anagène.

Activité 5: Famille multigénique Taux de similitude des tubulines alpha d’A.thaliana Tua1 Tua2 Tua3 Tua4 Tua5 Tua6

Conclusion Intérêt de l’étude des tubulines: Structure et fonction très conservée dans le monde vivant Connaissance utile pour la suite de leurs études Nombreux allèles mutants… (dont une triple délétion) Exemple accessible permettant de nombreuses activités