ADN et radioactivité

[inviteacd3f798]

Une question de prof !

Nos élèves traitent en TPE des effets de la radioactivité sur l'ADN. Ils nous ont demandés (au prof de phy et à moi-même) s'ils pouvaient réaliser l'expérience suivante : ils pensent soumettre des graines à des radiations et observer les modifications morphologiques lors de la germination (s'il y en a !).
Alors je vais poser la même question que les élèves, en complétant : une telle expérience vous semble-t-elle réalisable ? Les graines doivent-elles être réhydratées, afin que les mitoses aient commencé ? Ils pourront peut-être demander l'aide de la fac de Lille, et donc disposer d'une source radioactive. Mais quelle quantité de radiations pourrait entraîner des mutations suffisamment nombreuses dans l'ADN pour être visibles au niveau du phénotype ? Bref, je suis dans le flou !

Merci de votre aide...
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[Khadx]

Mais quelle quantité de radiations pourrait entraîner des mutations suffisamment nombreuses dans l'ADN pour être visibles au niveau du phénotype ?

Bonjour, chez l'humain, la gravité des mutations dépend davantage de la fréquence à laquelle les cellules sont exposées aux radiations que la dose à laquelle ils sont exposés. Il se pourrait donc aussi que chez les plantes, le temps soit davantage utile que la dose. Notez qu'un « excès de cancer » n'a été constaté qu'à des doses supérieures à 0,05 ou 0,2 Gy chez l'homme (1 Gy = 1J/kg). Mes connaissances me rendent inapte à faire un parallèle certain avec l'ADN des plantes ... Cependant, j'ai deux liens qui sont succeptibles de vous intéresser : http://eig.unige.ch/biologie/bioindicateur.htm et http://www.natural-source.com/engl/colloque1999.html

Dans le premier, on parle de plantes agissant comme bio-indicateurs de pollution radioactive et dans le second c'est une recherche qui évoque les ressemblances entre le cancer chez les plantes, et chez les mammifères. Je crois que dans le cadre de cette expérience il serait préférable de vous adresser à des personnes en qui vous avez confiance. Il est bien, malgré tout, de venir vous informer sur ce forum que je considère comme étant habituellement très digne de confiance. Cordialement,

-Maxime

[Narduccio]

Il faudra aussi trouver un "irradiateur", qui ne fournisse pas une puissance trop forte ou trop faible. Ainsi, la plupart des machines à usage industriel, ayant pour but la stéralisation des aliments, devraient fournir trop de rayons. Les machines à usage médical risque de demander des temps d'exposition assez longs. Il serait interressant de trouver un centre de recherche disposant d'un accélérateur de particule. Je pense qu'il serait judicieux de contacter l'IRSN doit c'est le domaine de compétence: http://www.irsn.org/ ou l'INSTN http://www-instn.cea.fr/.

[Yoyo]

Bonsoir,

Il n'est sans doute pas nécessaire de réhydrater la graine au préalable, mais entre la mortalité et la dangereusité de l'experience ca me parait difficile a réaliser.
En fait une expérience plus simple et moins risqué serait d'étudier l'effet du rayonnement UV sur des levures (ensuite on peut comparer aux coups de soleil).
Sinon autre possibilité prendre contacte avec un labo travaille sur Deinococcus radiodurans, une bactérie possédant une tres forte résistante a tout rayonement ionisant.

La plante ne me semble pas un organisme modele facile d'étude, car ca mets bcp de temps a se developper, une bacterie ou une levure ayant des temps de génération beaucoup plus courts seraient de mon point de vue plus utile.

MAintenant en ce qui concerne précisément l'expérience, une chose qui serait interessante a leur faire faire, est justement le calcul de la dose lethale 50. En utilisant des temps d'exposition variables pour voir si cela affecte la survie des plantes.

Yoyo

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteacd3f798]

En fait, pour ce qui est des UV, on leur a déconseillés de partir dans cette voie, le rayonnement n'étant pas radioactif... Ils risquaient donc de dériver par rapport à la problématique initiale. Par contre, si la source radioactive le permet, l'idée de trouver la dose léthale 50 est judicieuse.
Ceci dit, la mise en place de la manipulation me parait effectivement un peu ardue pour des élèves de lycée. En tous cas, merci pour vos avis...

[Narduccio]

Ceci dit, la mise en place de la manipulation me parait effectivement un peu ardue pour des élèves de lycée. En tous cas, merci pour vos avis...

Il faut impérativement qu'ils soient assisté par quelqu'un de formé à la radioprotection.

[invite5c7556b1]

Le problème avec cela, que ce soient des UV ou la radioactivité, c'est que les élèves ne peuvent pas manipuler. Tout dépend si les élèves doivent impérativement inclure une part pratique dans les TPE. remarquez, il y a tout de même la partie observation des résultats des mutations et les interprétations et conclusions qui peuvent être faites.

[inviteacd3f798]

Le problème avec cela, que ce soient des UV ou la radioactivité, c'est que les élèves ne peuvent pas manipuler.

Les élèves peuvent tout à fait réaliser leur manip avant la soutenance. Ils présentent alors leurs résultats de visu (plante mutée, colonie de levures modifiées).

[invite9e6bc039]

Faut faire la manip' sur C.elegans, c'est super simple et les differences morphologiques sautent aux yeux

Tu peux faire ca avec des UV, des composes chimiques (EMS, UMS etc) et bien sur Rayons ionizants

[invite972494a2]

Vous ne pouvez pas laisser vos élèves de terminal manipuler des agents mutagènes !!! Ce genre de manipulations implique un personnel formé, des locaux adaptés, déclarés et signalisés. Autrement dit des conditions qui ne sont pas possible dans un lycée avec des élèves de terminal (Il existe forcément des réglementations et des limitations dans le cadre des manipulations dans vos sections ???)

[invitee8b3f97e]

Salut !

Je suis d'accord avec ggpessoa, les manipulations incluant des agents mutagènes doivent être faites par des personnes formées à cela.

Cependant si on leur fourni du matériel muté (levures, graines, vers...), il pourront faire les manips de croissance pour observer les éventuelles mutations.

En bactério il y a des manips très simple et très parlantes qui se font : on prends une souche bactérienne (E. coli par exemple), on la cultive jusqu'à atteindre une certaine concentration de cellules. On étale ensuite un nombre fixe de cellules sur des boites contenant des antibiotiques, ou autres conditions de cultures défévorables. On observe alors un tax de survie. Ensuite on reprends les cultures de départ, que l'on irradie. On refait les manips sur milieux défaorable, et on regarde si il y a une différence significative de survie entre les populations irradiées et non irradiées.

[invite9e6bc039]

Surtout qu'avec Coli, concernant l'agent mutagene il suffit de l'exposer au soleil

[inviteacd3f798]

L'une des manip de seconde proposée est de soumettre les levures aux UV (agent mutagène) à l'aide d'un banc à UV. Quant à l'exposition à de la radioactivité, je suis quand même pas fou, et j'imagine bien que le protocole de l'expérience ne pourrait être réalisé qu'à l'aide d'un encadrement qualifié (fac...). On ne propose pas à nos élèves de s'irradier au lycée !

[invite972494a2]

Les UV me semble aussi l'agent le plus abordable.

Quant aux UV du soleil je ne sais pas s'ils seront en quantité suffisante puisque les bactéries possèdent quand même des systèmes de réparations (la photoréactivation via une photolyase dans ce cas). ça peut-être interessant et facile à vérifier pour les élèves.

Et il ne faut pas oublier que l'action principale des UV est de former des dimères de thymines donc je ne sais pas si c'est le meilleur moyen pour obtenir des mutants viables.

[invite9e05fb01]

Il serait interessant de rechercher les expériences antérieures.
Je me souviens avoir lu que dans les années 30, on a testé les effets mutagènes de certains produits et aussi de radiations . Je me souviens qu'un des produits utilisé avec succès sur les semences était la colchicine.
La technique des radiations étaient testées sur les plants en période de fructification et c'étaient la génération suivante qui permettait de constater les résultats.
La très grande majorité des mutations obtenues ne présentaient aucun intérêt, le pourcentage de "mutants" interessants restait très limité.
Cependant, ce sont ces essais qui ont permis de mettre sur le marché de nouvelles variétés de tomates pouvant être cultivées en serre dans des pays ne bénéficiant que de faibles ensoleillement.
La culture de ces tomates 'transgéniques" est actuellement généralisée

Ces expériences ont été conduites en particulier par des labo de recherche californiens, mais aussi dans d'autres régions des USA.
J'étais à l'époque trop jeune pour archiver ce genre d'information, mais je m'en souviens parfaitement.

[invited8287251]

J'ai eu une demande de TPE "mutagénèse ; je l' ai refusée, c'est illusoire de faire ça dans le cadre d'un TPE (raisons de sécurité, et en plus, la majorité des mutations induites sont récessives et, donc uniquement visible en F2)( Ceci-dit, le sujet a dévié, et on a pas jeté les lycéens! ptetre que la crédibilité du prof en a pris un coup!)

[inviteacd3f798]

J'ai eu une demande de TPE "mutagénèse ; je l' ai refusée, c'est illusoire de faire ça dans le cadre d'un TPE (raisons de sécurité, et en plus, la majorité des mutations induites sont récessives et, donc uniquement visible en F2)( Ceci-dit, le sujet a dévié, et on a pas jeté les lycéens! ptetre que la crédibilité du prof en a pris un coup!)

OK... On va essayer de les réorienter. Pour ce qui est de la crédibilité, elle craint pas grand'chose : je crois que nos élèves ont bien compris que nous ne sommes pas des spécialistes des mutations radio-induites !
Merci pour l'ensemble de vos réponses

[invite9e6bc039]

Les UV me semble aussi l'agent le plus abordable.

Quant aux UV du soleil je ne sais pas s'ils seront en quantité suffisante puisque les bactéries possèdent quand même des systèmes de réparations (la photoréactivation via une photolyase dans ce cas). ça peut-être interessant et facile à vérifier pour les élèves.

Et il ne faut pas oublier que l'action principale des UV est de former des dimères de thymines donc je ne sais pas si c'est le meilleur moyen pour obtenir des mutants viables.

Au contraire, tu fais des deletions bien propres

Quant a la reparation de Coli par la photolyase, il suffit de mettre tes bactouilles a l'abri de la lumiere pendant la manip'.

Ca me fait penser qu'un vieux papiers sur la levure et la reponse aux dommages ADN (checckpoint) faisait reference aux rayonnement solaire et aux differences de resultats entre 2 labos (altitude et latitude differente)... c'etait bien marrant

[JeanPhir]

En fait, pour ce qui est des UV, on leur a déconseillés de partir dans cette voie, le rayonnement n'étant pas radioactif... Ils risquaient donc de dériver par rapport à la problématique initiale. Par contre, si la source radioactive le permet, l'idée de trouver la dose léthale 50 est judicieuse.
Ceci dit, la mise en place de la manipulation me parait effectivement un peu ardue pour des élèves de lycée. En tous cas, merci pour vos avis...

Le sujet était certes l'étude des effets de la radioactivité sur l'ADN mais en lui-même il est très vaste : au sens strict il faudrait pouvoir étudier l'ADN en tant que molécule (pas seulement les phénotypes après exposition) et distinguer les divers rayonnements qui peuvent être des particules lourdes ou des photons. Ramener l'étude à seulement l'effet des rayonnements ionisants sur le développement des plantes et leurs mutations éventuelles est intéressant à condition de ne pas être quantitatif - le tout est de bien le préciser et d'expliquer pourquoi. Le dosage est très délicat et quelques millimètres d'écart peuvent tout changer.
En soit c'est intéressant puisque cela amène la problématique de la mesure des effets cancérigènes de diverses substances courantes, des sources d'ondes électromagnétiques (téléphones portables)...

Les rayons UV sont des photons provenant des transitions au niveau des couches électroniques de certains atomes donc d'origine non nucléaire.
Une substance peut être radioactive, c'est-à-dire émettrice de rayonnements provenant du noyau (gamma, alpha, bêta...) mais pas un rayonnement lui-même ! L'expression "le rayonnement n'étant pas radioactif" n'a donc pas de sens . Ce serait comme dire qu'un rayonnement ne produit pas de rayonnement...

La mesure de l'effet létal sur les graines est une bonne idée. Les premiers travaux sur la radioactivité concernaient le sujet : j'ai souvenir que le préparateur des Curies avait travaillé sur la chute de la capacité germinative sous l'effet des radiations naturelles de quelques radio-éléments, uranium ou radium sans doute. Travailler ensuite sur des bactéries est beaucoup plus simple pour voir des mutations ; pour les mesurer c'est une autre histoire...