ACTIVITÉS ÉLÈVES TS 29/09/17 - SVT au lyceeaimti.fr/Data/cours/TSact-TUVE_GenetiqueEvolution.pdf · 2.2.1.1 Rappel : évolution du matériel nucléaire lors de la mitose Analyse

ACTIVITÉS ÉLÈVES TS 29/09/17

2.1 La diversité des êtres vivants (biodiversité) et son évolution

Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois 3 Sur 36


2.1.1 Évolution et pression du milieu, exemple de la prédation2.1.1.1 Évolution et facteurs de milieu

Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:La phalène du bouleau est un papillon qui passe ses journées

immobile, les ailes déployées sur les tronc d'arbres et les murs. Il existe 2phénotypes alternatifs, papillon blanc tacheté de noir (forme claire) etpapillon entièrement noir (forme sombre).

Sujets 2.b: Livre Nathan page 131 et Hatier page 100. Comment expliquer l'évolution récente des fréquences alléliques chez la phalène du bouleau ?

Document 1: Évolution récente des fréquences alléliques chez la Phalène du bouleau

Observation 1960 1995

Phénotype mélanique 0,94 0,18

Phénotype clair 0,06 0,82

Allèle d 0,25 0,91

Allèles D 0,75 0,09

Document 2: évolution historique despopulations de phalènes:

Jusqu'au XIXème siècle, la forme claireprédominait dans les populations britanniques.La première forme sombre fut observée en 1848à Manchester, grande ville industrielle. Lafréquence de cette forme s'est rapidement accruedans cette région alors que la forme claire restaitprédominante en région rurale. Dans le mêmetemps, les lichens donnant une couleur claire auxtroncs d'arbres disparaissaient progressivementdes zones industrielles en raison de leursensibilité à la pollution.

Document 3: une étude de terrain:En 1955, période de mise en place d'une législation antipollution, une étude de terrain dans une région

industrielle (troncs noirs) et dans une région rurale (troncs blancs) s'est déroulée dans les conditions suivantes:1- on piège des papillons autochtones pour évaluer la fréquence des 2 formes naturellement.2- un grand nombre de papillons issus d'élevages sont marqués, relâches, et recapturés quelques jours plustard.3- on place le même nombre de phalènes sur des troncs d'arbres et on observe la prédation par les oiseaux

Région industrielle Région rurale

Phénotype clair mélanique clair mélanique

% dans la population naturelle 11 89 100 0

% de phalènes d'élevage recapturées 25 52 12 6

% de phalènes tuées par les oiseaux 74 26 14 86


Un gène présentant 2 allèles D (sombre dominant) et d (clair récessif) gouverne la couleur du papillon.


Analyse de document rapide

Différentes espèces de renoncules sont fréquentes dans les prairies de nos régions. La comparaison dedifférents types de prairies montre la présence d'espèces différentes.

1. Vous proposerez une explication à la différence constatée entre le type de renoncules d'unepelouse et celles d'un champ voisin.

Document :Les 2 photographies ont été prises à la même date, le champ et la pelouse sont sur le même sol et sont

exposées de la même manière. La pelouse est tondue tous les 15 jours pendant la période de croissance del'herbe, le champ est coupé à 2 reprises.

Renoncule du champ Renoncule de la pelouse

Les antibiotiques ont longtemps été très efficaces contre les bactéries. Très utilisés en médecine et dansl'élevage, ils ont progressivement perdu leur efficacité, certaines bactéries résistant à leur action.

2. Vous proposerez une explication à l'apparition de cette résistance en vous appuyant sur la théoriede l'évolution.

Lorsqu'ils disposent de nourriture en grande quantité, la plupart des êtres humains mangent plus quenécessaire et grossissent par accumulation de graisse.

3. En vous appuyant sur la théorie de l'évolution, vous expliquerez comment cette caractéristique (lestockage rapide de graisses) a pu se répandre parmi les populations humaines.

Les auteurs de science fiction imaginent parfois l'espèce humaine dans le futur avec une grosse tête liée àun développement cérébral plus important qu'actuellement.

4. En vous appuyant sur la théorie de l'évolution, vous montrerez en quoi le fonctionnement actuel denos sociétés ne permettrait pas une telle évolution.

Les aliments consommés dans nos sociétés sont moins durs que ceux consommés antérieurement.s'appuyant sur cet état de fait, on imagine parfois que l'être humain, n'utilisant plus ses dents, aura de moins enmoins de dents au fil des générations.

5. En vous appuyant sur la théorie de l'évolution, vous montrerez en quoi cette idée n'a pas defondement biologique.


Hauteur des fleurs ~ 40 cm

Hauteur des fleurs < 10 cm


2.1.2 Évolution et hasard

Préalable, Aide à la rédaction d'une analyse de croisement : 1- déterminer la dominance/récessivité ou codominance2- rechercher systématiquement les phénotypes génotypes gamètes3- utiliser des tableaux de croisements quand au moins un individu n'est pas homozygote pour le gène étudié (homozygote = 2 allèles identiques)4- utiliser toujours les mêmes conventions (voir ci-dessous)

Les allèles:Deux allèles d’un même gène symbolisés par une même lettre, la lettre choisie est la première lettre du motdésignant l’allèle récessif.

· l’allèle récessif est désigné par une minuscule sans autre signe b= souris blanche· L’allèle dominant est désigné par la lettre choisie en minuscule associée à un + b+ = souris grise

Les cas de codominance sont symbolisés en associant les 1ères lettres des 2 allèles codominantsExemple: les groupes sanguins Les allèles a et b sont codominants, la symbolisation sera ab

Le phénotype:Le symbole de l’allèle qui s’exprime est placé entre crochets. 2 lettres associées en cas de codominance.

ex: [b]: phénotype d’une souris blanche ex: [b+]: phénotype d’une souris griseex : [ab] phénotype d’un individu de groupe sanguin ab

Le génotype (les allèles présents dans une cellule)Chaque chromosome est matérialisé par un trait, la lettre de l’allèle porté par ce chromosome est notée audessus ou en dessous du trait.

Dans un gamète haploïde (1 seule version du gène) :ex : a 1 gène ex : X a 1gène sur le chromosome Xex: a b 2 gènes sur le même chromosome ex : a b 2 gènes sur 2 chromosomes différents

Dans une cellule diploïde (2 versions du gène) :ex: A 1 seul gène, 1 seule paire de chromosomes : individu hétérozygote pour ce gène.

aex: A B 2 gènes sur 2 paires de chromosomes différents (indépendants), individu hétérozygote pour les 2 gènes.

a bex: A B 2 gènes sur 1 paire de chromosomes différents (liés), individu hétérozygote pour les 2 gènes

a bex: X A ou X A hérédité liée au chromosome X seul

Y X a

Le tableau (échiquier) de croisement : Il doit comporter :

- les génotypes de gamètes- les génotypes et les phénotypes des descendants

Exemple : gène groupe sanguin A et B dominants sur O. A et B codominants.croisement génotype père A génotype mère A

B Ogamètes paternels A/ ou B/ gamètes maternels A/ ou O/

Gamètes paternels

Gamètes maternels

A B

A A//A [A] B//A [AB]

O A//O [A] B//O [B]


génotypes

phénotypes

III

II

I

5

5

1

1 4

4

1

3

3

3

2

2

2 4 atteint

non atteint

femmeHomme

Arbre généalogique relatif à la transmission de la

mucoviscidose

8

8 9

765

761 2

arbre généalogique relatif à la transmission de l’épithélioma adenoides cysticum

III

II

I 1

1 43

3

2

2

4 5


Analyse de document RÉDACTION type 21:Le cochon d'Inde est un petit mammifère originaire des prairies d'Amérique du Sud.

Différentes lignées stables (donnant une descendance présentant toujours les mêmescaractéristiques) ont été sélectionnées en particulier au niveau de la couleur du pelage, lignéeblanche et lignée noire.

Un groupe de ces animaux s'est échappé de son lieu d'élevage. Il est constitué de 3 animauxnoirs (2 mâles et une femelle ) et d'une femelle blanche. Deux couples se forment et ont chacun unpetit (génération F1). Ces individus F1 se croisent et donnent 2 individus F2. On précise que cecaractère n'est pas porté par les chromosomes sexuels.

D'après les résultats de croisements présentés ci-dessous, quelle chance/risque y a t' il que l'allèleblanc disparaisse de la population en F2 ?

Document 1: croisement 1 Document 2: croisement 2

P Mâle noir X femelle noire P Mâle noir X femelle blanche

ê êF1 100 % [N] F1 100 % [N]

Utilisez le vocabulaire de génétique dans vos explications (phénotype, génotype, gène, allèle) dominant, récessif, homo/hétérozygote).

Analyse de document RÉDACTION type 21:

La mucoviscidose est la maladie héréditaire la plus fréquente (une naissance sur 2000). Elle se caractérisenotamment par une insuffisance respiratoire qui résulte de l’épaississement des sécrétions des bronches. Lesindividus hétérozygotes représentent un individu sur 22 dans la population générale.

En vous appuyant sur le croisement II2 par II3, montrez le rôle du hasard dans l'évolution d'unepopulation d'une génération à la suivante. Des données quantitatives sont attendues.

Analyse de document RÉDACTION type 21:

En vous appuyant sur le croisement I1 par I2, montrez le rôle du hasard dans l'évolution d'unepopulation d'une génération à la suivante. Des données quantitatives sont attendues.

L’épithélioma adenoïdes cysticum est une maladie héréditaire humaine qui se traduit par la présence surle visage de petits nodules colorés. Le reste du corps porte également des petites tumeurs de dimensionsvariables.



2.1.3 Évolution et concurrenceMise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:

Lors de son voyage dans les îles Galapagos (ouest de l'Amérique du sud), Darwin s'est intéressé enparticulier à différentes populations de pinsons (genre Geospiza).

Compte tenu des éléments à votre disposition, proposez une explication à la fréquence des différentstypes de becs observée dans l’île de Santa cruz.

Document 1 : Les pinsons et leur nourriture.On trouve, dans l'archipel des Galapagos, quatorze espèces de pinsons de

Darwin, dont beaucoup différent très visiblement par la taille et la forme du bec. Cescaractères sont liés au choix des aliments et à l'efficacité de l'alimentation.

Espèce Taille dubec

Temps pour ouvrir unfruit de Tribulus c.

Temps pourmanger les graines

Nombre degraines mangées

Graines nonconsommées

G magnirostris Gros bec 2 sec 7 sec 4 à 6 0

G fortis Bec moyen 7 (ouverture partielle) 15 sec 1 à 2 2 à 5

G fuliginosa Petit bec non consommé

Document 2 : Localisation des différentes espèces.Plus récemment, des observations ont été reprises concernant certaines espèces habitant les îles de Santa

cruz, Daphne et Los Hermanos (travaux de Schuter et al).

Localisation des différentes espèces de pinsons Géospiza fortis Géospiza fuliginosa

Santa cruz oui oui

Daphne oui

Los Hermanos oui

Document 3 : Fréquence calculée des différentes tailles de becs dans les populations.Compte tenu des ressources en nourriture, les scientifiques ont pu calculer quelle devrait être la fréquence

des différentes tailles de becs sur chaque île (courbe de « densité calculée »).

Document 4 : Fréquence réelle des différentes tailles de bec (histogrammes de «densité observée »).Par l'observation directe des oiseaux, les biologistes ont compté le nombre d'oiseaux ayant un taille de bec

déterminée. Les résultats sont présentés dans l'histogramme ci-dessous.


1 2 3

Quantité d’ADN

temps

q


2.2 Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique intraspécifique

2.2.1 La méiose , étape essentielle du brassage génétique

2.2.1.1 Rappel : évolution du matériel nucléaire lors de la mitose

Analyse de document SANS REDACTION :

L'étude de l'évolution de la quantité d'ADN et du nombre de chromosomes par cellule a permis demieux comprendre les mécanismes de transmission de l'hérédité d'une cellule à ses descendantes lorsd'une mitose.

QC : Vous classerez les étapes de la mitose visibles ci-dessous dans l'ordre chronologique.

Différentes étapes d'une mitose (dans le désordre) cellule de lys Haemanthus katherinaeDoc 1 Doc 2 Doc 3 Doc 4 Doc 5

Construit sur la base d’un document extrait et modifié de « biologie et physiologie cellulaire » de Berkaloff Hermann éditeur

Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:

En vous appuyant sur vos connaissances, complétez le tableau pour indiquer l'évolution du nombrede chromosomes et du nombre de chromatides par cellule en relation avec l'évolution de la quantitéd'ADN (cellule de peau humaine, 2n chromosomes = 46 chromosomes).

Avant 1 1 2 3 Après 3

chromosomes

chromatides


Évolution de la quantité d’ADN dans une cellule lors

d'une division cellulaire conforme

2.2.1.1 Mitose, chromosomes et chromatides Rappel : information

Doc 1 Doc 2 Doc 3 Doc 4 Doc 5

Phase Interphase Interphase(fin phase S)

Prophase(début)

Prophase Métaphase Anaphase Télophase

État du chromosome (simple ou dupliqué)

Chromosomes total sur la photographie 2n 2n 2n 2n 2n 4n 4n

Exemple 2n = 4, n = 2

Nombre de cellules 1 1 1 1 1 1 2

Chromosomes total par cellule 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 8 = 4n 4 = 2n

Chromatides par cellule 4 = 2n 8 = 4n 8 = 4n 8 = 4n 8 = 4n 8 = 4n 4 = 2n

Nombre de paquets de chromosomes 1 1 1 1 1 2 2

Nombre de chromosomes par paquet 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n 4 = 2n

Chromatides par paquet 4 = 2n 8 = 4n 8 = 4n 8 = 4n 8 = 4n 4 = 2n 4 = 2n

Bilan: Lors d'une mitose normale, le nombre de chromosomes/chromatides est soit de 2n soit de 4n, jamais moins.

1 2 3 4

Quantité d’ADN

temps

q


2.2.1.2 Les étapes de la méiose

Travail pratique RÉALISATION DE SCHÉMA :

Matériel disponible:microscope coupes de fleurs de lys (formation de gamètes donc méiose)

Sur les lames proposées, identifiez les principales étapes de la méiose, faire vérifier. Schématiserchaque étape visible en utilisant 3 paires de chromosomes. Les classer dans l'ordre.

Analyse de document SANS RÉDACTION :

Les photographies ci-dessous correspondent à différentes étapes de la méiose. Replacer lesphotographies dans l'ordre chronologique.

A B C D E

F G H I

Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:

En vous appuyant sur vos connaissances, indiquez sous forme de tableau l'évolution du nombre dechromosomes et du nombre de chromatides par cellule en relation avec l'évolution de la quantité d'ADN.


Évolution de la quantité d’ADN dans une cellule au cours de la formation des

spermatozoïdes


2.2.1.2 1ère division de Méiose chromosomes et chromatides Analyse de document SANS REDACTION:

Phase Interphase Interphase(fin phase S)

Prophase 1(début)

Prophase 1 Métaphase 1 Anaphase 1 Télophase 1



Nombre de cellules

Chromosomes, total par cellule

Chromatides par cellule

Nombre de paquets de chromosomes

Nombre de chromosomes par paquet

Chromatides par paquet

Nombre de cellules 1 1 1 1 1 1 2

Chromosomes, total par cellule 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 3 = n

Chromatides par cellule 6 = 2n 12 = 4n 12 = 4n 12 = 4n 12 = 4n 12 = 4n 6 = 2n

Nombre de paquets de chromosomes 1 1 1 1 1 2 2

Nombre de chromosomes par paquet 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 3 = n 3 = n

Chromatides par paquet 6 = 2n 12 = 4n 12 = 4n 12 = 4n 12 = 4n 6 = 2n 6 = 2n

Bilan: Lors de la première division de méiose, le nombre de chromosomes est divisé par 2 entre la cellule mère et chaque cellule fille et passe de 2n à n.


2.2.1.2 2ème division de Méiose chromosomes et chromatides Analyse de document SANS REDACTION:

Phase Prophase 2(début)

Prophase 2 Métaphase 2 Anaphase 2 Télophase 2



Nombre de cellules

Chromosomes, total par cellule

Chromatides par cellule

Nombre de paquets de chromosomes

Nombre de chromosomes par paquet

Chromatides par paquet

Nombre de cellules 1 1 1 1 2

Chromosomes, total par cellule 3 = n 3 = n 3 = n 6 = 2n 3 = n

Chromatides par cellule 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 3 = n

Nombre de paquets de chromosomes 1 1 1 2 2

Nombre de chromosomes par paquet 3 = n 3 = n 3 = n 3 = n 3 = n

Chromatides par paquet 6 = 2n 6 = 2n 6 = 2n 3 = n 3 = n

Bilan: Lors de la deuxième division de la méiose, le nombre de chromosomes par cellule reste identique (n). Finalement la méiose est une double division d'une cellule diploïde conduisant à la production de 4 cellules haploïdes.


2.2.2 Brassage de gènes indépendants par répartition aléatoire des chromosomes homologues2.2.2.1 Raisonnement théorique

Analyse de document REALISATION DE SCHEMA:

Les chromosomes d'une même paire venant de 2 individus différents, on peut admettre qu'ils sontgénéralement différents. Nous admettrons ce fait dans la suite du raisonnement et le marqueront par descouleurs.

Lors de la méiose, les chromosomes d'une même paire se répartissent au hasard dans les cellules filles.Cette répartition au hasard conduit à la formation de gamètes contenant des assemblages de chromosomesdifférents, ces gamètes sont donc génétiquement différents (voir activité sur les cochons d 'inde ou l'arbregénéalogique).

Exemple :2 chromosomes 1 paire de chromosomes 2 gamètes différents possibles

En utilisant le symbolisme utilisé dans le schéma ci-dessus, schématisez toutes les cellules haploïdespouvant être produites à partir d'une cellule à:

4 chromosomes (2 paires) faire vérifier avant de poursuivre6 chromosomes (3 paires) faire vérifier avant de poursuivrepour les rapides8 chromosomes (4 paires) faire vérifier avant de poursuivre

Analyse de document RÉALISATION DE TABLEAU:

Présentez le résultat sous forme de tableau puis en déduire une formule pour calculer le nombre degamètes différents pouvant être produits à partir d'une cellule diploïde à 2n chromosomes.

Enfin calculer le nombre de gamètes différents produits par un être humain (46 chromosomes) par cemécanisme.

2.2.2.2 Du raisonnement théorique à un premier niveau du réel

Prenons le cas à 1 paire de chromosomes :plaçons 2 gènes distincts sur cette paire.Combien de gamètes différents seront produits ?

Notion de gènes liés

Prenons le cas à 2 paires de chromosomes :plaçons 2 gènes distincts, 1 sur chacune des paires.Combien de gamètes différents seront produits ?

Notion de gènes indépendants


1 1 = Paire N° 1Chromosomes d'origine paternelleChromosomes d'origine maternelle


2.2.2.3 Brassage interchromosomique chez la drosophileMise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:

Les biologistes souhaitent savoir si 2 gènes de la drosophile sont localisés sur le même chromosome (liés)ou sur des chromosomes différents (indépendants).

En vous appuyant sur les documents proposés, donnez une réponse argumentée à cette question.

Symboles à utiliser:

caractères/gènes étudiés è 1- type d’ailes symbole 2- couleur du corps symbolesauvage longues vg+ gris eb+mutant vestigiales (courtes) vg ébène eb

Document 1: Photographie de chromosomes d'une drosophile femelle et d'une drosophile mâle

Document 2: Croisement de drosophiles homozygotes des 2 souches

Des drosophiles homozygotes pour les gènes étudiés(souches pures) ont été croisées (parents P). Leur descendance(individus F1) est uniforme et identique au parent de typesauvage.

Document 3: Croisement de drosophiles de F1 par des doubles homozygotes récessifs

Ce croisement donne une deuxième génération (F2) avec les résultats suivants

25% [Vg+ eb+] [25% Vg eb] [25% Vg+ eb] [25% Vg eb+]



2.2.3 Brassage de gènes liés en prophase de 1ère division de méiose2.2.3.1 brassage intrachromosomique chez la drosophile

Analyse de document SANS RÉDACTION:

Des drosophiles homozygotes pour les gènes étudiés (souches pures) ont été croisées (parents P). Leurdescendance (individus F1) est uniforme et identique au parent de type sauvage.

caractères/gènes étudiés è 1- type d’ailes symbole 2- couleur des yeux symbolesauvage longues vg+ rouge pr+mutant vestigiales (courtes) vg pourpre pr

Utilisez les symboles du tableau pour réaliser cet exercice. Faire corriger chaque réponse avant de passer à la question suivante

on croise les individus obtenus en F1 parun homozygote récessif, les résultats obtenussont les suivants :

43,5% [Vg+ pr+] 43,5% [ Vg pr] 6,5% [Vg+ pr] 6,5%[ Vg pr+]

Analysez les 2 croisements décrits et proposez une explication aux phénotypes observés. Appeleraprès l'analyse du premier croisement pour faire vérifier votre démarche.

2.2.3.2 Brassages chromosomique, analyse pratique

Travail pratique RÉALISATION DE TABLEAU:

Matériel disponible:lame avec drosophiles issues d'un croisement test (hétérozygote par homozygote récessif)

Des drosophiles homozygotes à ailes vestigiales et corps noir ont été croisées avec des drosophileshomozygotes à aile longues et corps jaune (individu « sauvage »). Ce croisement a donné une génération F1avec 100% de drosophiles à ailes longues et corps jaune. Un croisement test a été réalisé sur les individus F1.Le résultat de ce croisement test se trouve sur les plaques qui vous sont proposées.

gène contrôlant la longueur des ailes allèle Vg+ = ailes longues allèle Vg = ailes courtes (vestigiales)gène contrôlant la couleur du corps allèle b+ = corps jaunâtre allèle b = corps noirF1 de phénotype [Vg+, b+]

L'objectif du TP est de déterminer la localisation des 2 gènes l'un par rapport à l'autre (même chromosomeou chromosomes différents).

Vous réaliserez une analyse statistique simple du résultat de ce croisement (calcul de fréquence dechaque phénotype). Les résultats sont attendus en pourcentage sous forme de tableau en utilisant les codesimposés.

Codage des résultats :Code Phénotypes

1 [Vg+,b+]2 [Vg+,b]3 [Vg,b+]4 [Vg,b]



2.3 Diversification génétique et diversification des êtres vivants 2.3.1 Mécanismes de spéciation suite à une modification du génotype

2.3.1.1 Mise en évidence du complexe (ensemble de gènes) homeobox (hox) chez la drosophileAnalyse de document historique INFORMATION:

Exemples de phénotypes de la drosophile Drosophile normale

Arthropode, Insecte, Diptère. Une tête avec une paire d'antenne, un thoraxcomposé de 3 segments portant 3 paires de pattes, une paire de balanciers sur lesecond segment et une paire d'ailes sur le troisième et enfin un abdomen avec 8segments.

Mutation antennapedia Mutation qui fait apparaître une paire de pattes au niveau des antennes. Cette

mutation fut observée pour la première fois en 1948. Cette mutation provoquel'expression du gène antennapedia au niveau de la tête ce qui provoque l'apparition depattes à la place desantennes.

Mutation ultrabithorax On observe sur cette mouche 2 paires d'ailes, les balanciers ayant été

transformés en ailes. L’inactivation du gène ultrabithorax ne permet pas ledéveloppement des balanciers, des ailes se développent à la place.

Modifié de INRP

Ces mutations provoquant le remplacement d'un organe par un autre se trouvant normalementailleurs dans l'anatomie de l'animal ont été qualifiées de mutations homéotiques. Le terme "homeosis" aété utilisé pour la première fois par le naturaliste William Bateson en 1894 pour désigner le phénomène detransformation d'un organe en un autre. L'existence de mutations homéotiques révèle qu'il existe desgènes sélectionnant le destin des cellules lors du développement (gènes de développement).


Lieux d'expression des gènes du complexe Hox (couleurs) et intensité de l'expression (intensité de

la couleur) chez la drosophile


2.3.1.2 Le rôle du complexe de gènes Hox chez les vertébrésMise en relation de document avec rédaction de texte type 22

D'après les données fournies, proposez un rôle pour les gènes hoxc6 au cours du développement desvertébrés. En conclusion, proposez un moyen de tester votre hypothèse sur une abeille.

Les traits verticaux marquent le début de l'activité du gène indiqué après le trait. La fin d'activité deHoxc6 et Hoxc8 se situe à hauteur de S1. C T L S indiquent les différentes typesde vertèbres.Document 1: Squelette et activité de gènes du complexe Hox chez la souris.

Document 2: Squelette et activité de gènes du complexe Hox chez la poule.

Document 3: Squelette et activité de gènes du complexe Hox chez le python

Document 4: Comparaison de la composition des protéines codées par le gène Hoxc6 chez différents animaux


Souris (mouse)

Poule (chick)

Python


2.3.1.3 Spéciation et gènes de développement, mise en place de pattes chez les tétrapodes

Les tétrapodes, vertébrés avec pattes, ont évolué à partir de vertébrés sans pattes de type poisson.

D'après les éléments à votre disposition présentez par un texte court le type de mutation et lesconséquences de la mutation ayant abouti au développement de pattes chez les tétrapodes.

Document 1 : TP séquences de gènes impliqués dans le développement des vertébrés (utiliser anagène) Les gènes Hox, présents chez tous les animaux à symétrie bilatérale sont des gènes de développement. Ils

contrôlent la mise en place des organes suivant l’axe antéro-postérieur de l’animal. Parmi eux, le gène HoxD13.

Matériel disponible:Logiciel anagène + fiche technique Séquence du gène Hox D13 de la souris (Mus musculus)

Fichier HoxD13 MusMusculusADN.edi à l'emplacement indiquéSéquence du gène Hox D13 du poisson zèbre (Danio rerio)

Fichier HoxD13 DanioRerioADN.edi à l'emplacement indiqué

Document 2 : Expression du gène Hox D13 gène lors de la formation des membres postérieurs chezl’embryon du poisson-zèbre et celui de la Souris.

Lors du développement embryonnaire des deux animaux, la formation des membres débute parl’apparition d’un bourgeon (phase 1), qui s’allongera pour devenir un pli (phase 2). Dans une première phase,pour le membre comme pour la nageoire, l’expression des gènes Hoxd9 et 10 conduit à la formation d'un os(humérus du membre antérieur des tétrapodes). Dans une deuxième phase, l’expression des gènes Hoxd11 et 12conduit à la formation de 2 os (radius cubitus du membre antérieur des tétrapodes). Enfin chez les tétrapodes,l'expression de longue durée du gène Hoxd13 (2 jours contre 4 heures chez le poisson zèbre) conduit audéveloppement de la main.

Une durée insuffisante d'expression du gène Hoxd13 conduit à la disparition de certaines parties de lamain (phalanges), une absence d'expression de ce gène (individu double mutant) conduit à une absence deformation de la main.


squelette d'une souris (groupe des Tétrapodes,

vertébrés munis de 4 membres)

squelette d’un poisson


2.3.2 Mécanismes de spéciation suite à une modification du génome2.3.2.1 Spéciation et anomalies de la méiose

Anomalies de nombre

Analyse de document RÉALISATION DE SCHÉMA:

Certains caryotypes présentent trop ou trop peu de chromosomes par rapport au nombre attendu comptetenu du nombre de chromosomes de l'espèce. Cette différence peut être due à une anomalie de déroulement dela méiose.

Réaliser un schéma des étapes d'une méiose anormale suivie d'une fécondation normale pouvantaboutir à un des caryotypes présentés ci-dessous.

Document 1: Caryotypes anormaux (à gauche trisomie 21, à droite syndrome de Turner)

Document 2: déroulement normal de la formation d'une cellule œuf (une paire de chromosomes représentée)



Anomalies de structure d'un chromosome : crossing over inégal et duplication de gène

Travail pratique RÉALISATION DE SCHÉMA (arbre):

Les gènes d'une famille multigénique sont issus d'un gène ancestral par duplication puis mutation. Ainsiles gènes codant pour plusieurs globines du sang intervenant dans le transport du dioxygène sont issus d'unmême gène ancestral. Dans cet exemple, on constate une conservation de la fonction initiale de la protéineaprès duplication et mutations.

Proposez un protocole permettant de construire l'histoire évolutive de ces molécules.

A partir des données extraites du logiciel phylogène, construire l'arbre illustrant l'histoire desmolécules myoglobine, beta, delta, gammaA, gammaG et epsilon.

Matériel disponible:ordinateur avec logiciel phylogènefichier comportant les séquences de différentes globines (protéines du sang) globines.pir

Éléments techniques : Ouvrir la collection des primatesOuvrir le tableau de séquences globines.pirAttention, dans la fenêtre d'ouverture de fichier, le logiciel n'affiche spontanément que les fichiers ALN.Dans la zone de choix « types de fichiers », il faut sélectionner *.pir pour voir le fichier sur les globines.Utiliser les fonctions indiquées ci-dessous pour :

déterminer le nombre de différences entre les différentes molécules (fonction aligner puis sélectionner les molécules intéressantes puis matrice des distances)

afficher le nombre de différences (fonction matrice des distances) :Construire l'arbre sur votre feuille pour les molécules qui vous intéressent

faire vérifier par l'enseignantvérifier avec la fonction arbre du logiciel

Travail pratique :

Les gènes d'une famille multigénique sont issus d'un gène ancestral par duplication puis mutation. Ainsiles gènes codant pour plusieurs hormones hypophysaires sont issus d'un même gène ancestral. Dans cetexemple, on constate une modification de la fonction initiale de la protéine.

Matériel disponible:ordinateur avec logiciel anagènefichier des séquences de plusieurs hormones hypophysaires hypophyseVasotocine.edi

1- (10 points)Vous réaliserez la comparaison des 3 hormones dont la séquence est contenue dans le fichier proposé demanière à argumenter le fait qu'il s'agit d'une famille multigénique et à montrer des mutations ayantpermis leur différenciation. L'hormone ADH sera utilisée comme référence.

Faire vérifier

2- (5 points)Vous présenterez vos résultats sous la forme de votre choix.

3- (5 points)Résumez les principaux éléments permettant de dire qu'il s'agit d'une famille multigénique.



Anomalies de structure des chromosomes

La technique de Multicolore-FISH (M-FISH) utilise des sondes complexes d’ADN générées parPCR et marquées avec de la fluorescence (“sondes painting”). Ces sondes ont une affinité élevée avec leschromosomes complets et sont les plus appropriées pour diagnostiquer des réarrangementschromosomiques par exemple:

Répétition d'un morceau de chromosome = duplicationDéplacement d'un morceau de chromosome = translocationPerte d'un morceau de chromosome = délétion

Elles sont également utilisées pour l’établissement de la carte génétique de points de ruptureobservés dans de nombreux types de tumeurs.

Ce type de sonde est conçu pour différencier chacun des chromosomes individuellement, oudétecter simultanément les 46 chromosomes humains complets.



2.3.2.2 Spéciation, échange de gènes et mise en place du placenta chez les mammifères.

Réalisez un tableau montrant que le gène codant pour la syncitine 1, protéine de mammifères placentaires, est probablementissu du génome d'un virus ayant infecté les primates au cours de leur histoire.

Document 1 : TP Structure de la syncitine et du virus MSRV (infecte des primates)

Matériel disponible:Ordinateur dont logiciel anagène avec fiche technique d'anagène

Fichier Syncytine1-VirusMSRV.edi à l'emplacement indiqué

Document 2 : La mise en place du placenta. Les placentaires ont en commun d’avoir un placenta. Cette innovation évolutive se

forme par fusion des membranes de certaines cellules embryonnaires et de certainescellules maternelles. Dans le placenta en formation, les chercheurs ont identifié deuxprotéines, les syncytines 1 et 2, impliquées dans la fusion cellulaire.

Document 3 : Rétrovirus et cycle viral Certains virus, parasites intracellulaires obligatoires de très petite taille doivent

pénétrer dans une cellule hôte . Ils disposent pour cela de protéines fusiogènes (permettant la fusion de la membrane de la particulevirale avec celle de la cellule hôte).

2.3.2.3 Spéciation par hybridation / polyploïdisation, exemple de Spartina anglicaLes spartines sont des plantes de la famille des poacées (nouveau nom des graminées), se développant le plus souvent sur les

vasières salées du littoral.

En vous appuyant sur les documents proposés, schématiser les principales étapes conduisant à la formation de Spartina anglica.Prendre soin de faire apparaître en rouge l'ensemble des structures et en vert l'ensemble des événements entrant en jeu et de leurassocier en bleu les qualificatifs importants.

Document 1 : Les espèces de spartines.Jusqu’à la fin du XIXe siècle, une seule espèce de Spartine, Spartina maritima, peuplait les vasières des

côtes de la baie de Southampton, au sud de l’Angleterre. L’introduction par l’homme d’une autre espèce deSpartine (Spartina alterniflora, en provenance d’Amérique) fut rapidement suivie par l’apparition, vers 1870,d’une nouvelle espèce hybride Spartina x townsendii, qui se reproduisait uniquement de façon asexuée (lesnouveaux individus se formaient à partir des tiges souterraines rampantes d’une plante mère sans interventionde gamètes).

Vers 1880, on vit émerger une nouvelle espèce appelée Spartina anglica, issue de S.x townsendii, et qui,cette fois, se reproduisait de façon sexuée, par l’intermédiaire de graines. Spartina anglica s’est rapidementpropagée sur les côtes européennes et elle est aujourd’hui introduite sur plusieurs continents. Document 2 : Quelques caractéristiques des différentes espèces de spartines.

Espèce Spartina maritima Spartina alterniflora Spartina x townsendii Spartina anglicaNombre de chromosomes 60 62 61 122Chromosomes par gamète 30 31 61

fertile fertile Stérile (Pas de reproduction sexuée) fertile

Document 3 : Hybridation polyploïdisationChez les végétaux, le pollen d’une espèce est fréquemment déposé sur le pistil d’une fleur d’une autre espèce. Un tel

croisement (appelé hybridation) conduit occasionnellement à l’apparition de plantes hybrides qui, le plus souvent, sont stériles et semaintiennent par reproduction asexuée, en effet, la méiose est généralement impossible car certains chromosomes se retrouvent sanschromosome homologue.

Parfois, cependant, chez quelques individus hybrides, un doublement de nombre de chromosomes se produit au cours d’unemitose où il y a un comportement normal des chromosomes mais où il n’y a pas de division du cytoplasme. Les chromosomes seretrouvent ainsi en double exemplaire dans la cellule ce qui implique une méiose toujours possible (chaque chromosome a unchromosome homologue). Les chromosomes étant multipliés, on parle de polyploïdisation.Chez un tel hybride, la méiose se déroulenormalement et conduit à des gamètes viables.


Spartina anglica


2.3.3 Mécanismes de spéciation suivis d'une modification du génome/génotype2.3.3.1 Symbiose et spéciation : les Lichens

En réalisant des coupes fines, préparer une lame de manière à mettre en évidence que le lichen estun être vivant issu de la symbiose entre une algue et un champignon. Faire vérifier. Dessiner un fragmentmontrant les 2 êtres vivants. Faire vérifier.

Document 1 : TP Structure d'un lichen Les lichens sont constitués de 2 types de cellules :

- des cellules allongées et disposées en files nommées hyphes. Ce type decellule se rencontre habituellement chez les champignons.- des cellules arrondies, isolées et chlorophylliennes (vert vif). Ce type decellule se rencontre habituellement chez les algues.

Matériel disponible:Microscope 2 par poste lichens frais 1 par postepinces fines 1 par poste lames lamelles 1 par postescalpel ou équivalent 1 par poste chiffons 1 par poste

Coupe de thalle de lichen au microscope et schématisation d'une coupe du thalle

Document 2 : Particularités des deux types de cellules. 1- 21. Les hyphes

1- Elles représentent 90% de la masse du lichen.2- Elles sont dépourvues de chlorophylle, ne peuvent pas réaliser la photosynthèse.3- En conséquence, elles sont hétérotrophes (ne peuvent fabriquer leurs molécules organiques qu’à partir de molécules organiques déjà fabriquées).4- Elles produisent des molécules organiques importantes pour le lichen à partir des molécules organiques issues de la photosynthèse réalisée par les cellules chlorophylliennes:

- mannitol et arabitol qui sont deux glucides permettant de limiter la dessiccation du lichen.- acides lichéniques qui protègent les cellules chlorophylliennes d’un excès de lumière.

5- Elles sont en relation directe avec l'atmosphère et le substrat (le support de leur fixation) où elles captent l'eau et les sels minéraux nécessaires à la photosynthèse réalisée par le cellules chlorophylliennes.

2- 22- les cellules chlorophylliennes 1- Elles représentent 10 % du lichen2- Elles possèdent des chloroplastes contenant la chlorophylle et peuvent ainsi réaliser la photosynthèse .3- En conséquence, elles sont autotrophes : elles élaborent des molécules organiques à partir de matière minérale uniquement (CO2 eau et sels minéraux fournis par les hyphes) et grâce à l’énergie lumineuse, 4- Elles produisent les molécules organiques nécessaires au champignon.

Document 3 : Les nouvelles propriétés liées à l'association des 2 types de cellules. L'association lichénique apporte des propriétés que l'on ne trouve pas chez l'un ou l'autre des 2 types de cellules :

- la reviviscence : la capacité de passer rapidement, réversiblement et à répétition de l'état sec à l'état hydraté ;- le pouvoir lithogène : qui leur permet de s'installer en pionnier sur des substrats difficiles ;- la résistance aux températures extrêmes : l'assimilation peut encore être active à - 40 °C ;- l'originalité des voies métaboliques avec l'élaboration de substances spécifiques, les métabolites secondaires encoreappelées acides lichéniques protégeant les cellules chlorophylliennes de l’excès de lumière et des glucides permettantde résister à la sécheresse.



2.3.3.2 Comportement et spéciation , les modalités d'acquisition du chant chez les oiseauxDocuments fournis par V Palomares Lycée de Tournon.

Réaliser un tableau de comparaison des différences ressemblances entre les chants d'oiseaux présentés enexemples.

Document 1. L’élaboration d’un chantL’unité de base est la note, l’unité suivante est la syllabe, composée de plusieurs notes. Deux ou plusieurs syllabes

regroupées forment une phrase. La syntaxe d’un chant correspond à la durée et à l’ordre des notes, syllabes ou phrases.

Suite à l’éclosion, on constate une évolution du chant en trois étapes : - Emission des premiers chants, ou subsongs,

série de sons désordonnés et doux, analogue aubabillage des bébés humains .

- Emission d’un chant ressemblant au chant desadultes, ou plastic song.

- Etape de cristallisation avec expression desvariations normales de volume, de durée et desyntaxe. Ce chant sera alors conservé toute lavie, même si l’oiseau se déplace, sanspossibilité de modifier le répertoire de chantsde l’individu.

Document 2. TP : Différents chants de pinsons des arbres selon les régions.

Matériel disponible:Ordinateur dont logiciel Audacity + une banque de chants d'oiseaux

B1 : chant d’un pinson des arbres en Allemagne (Augsburg) – XC100541B2 : chant d’un pinson des arbres en Allemagne (Feldbeg, Forêt Noire) – XC57273B10 : chant d’un 1er pinson des arbres en Espagne (Catalogne) – XC76890B14 : chant d’un pinson des arbres en France (Moirans - Isère) – XC89960

Fiche technique Audacity (voir ci-dessous + dossier SVT sur le bureau)

Document 3. Type de chant de jeune pinson des arbres selon ses conditions d'élevageLe pinson des arbres est une espèce exclusivement forestière, cherchant prioritairement à nicher dans la forêt où il

est né. Dans les grands massifs forestiers, les populations sont stables et constituent des foyers d’émigration, l’excédentde population se déplaçant ailleurs à l’issu de la période de reproduction. Dans les bosquets isolés, la population n’est pasdurable et correspond à des individus immigrés, pouvant changer d’origine chaque année.

Le territoire d’étude choisi (Midi-Pyrénées) a été marqué par une importante déforestation au cours des dernierssiècles au profit de terres agricoles ; malgré la présence de quelques forêts de grande superficie, la couverture forestière seretrouve ainsi très fragmentée.

Résultats de l’étude : - chaque grande forêt héberge un dialecte particulier, restant identique d’année en année.- lorsqu’un bosquet est voisin d’un grand massif forestier, le chanteur en a le même dialecte.- lorsqu’un bosquet est équidistant de plusieurs massifs forestiers, cela devient aléatoire et d’une année sur

l’autre le dialecte peut changer.-

Exploitation des fichiers mp3 sur Audacity- pour ouvrir plusieurs fichiers mp3 : cliquer sur Fichier importer Audio (ou Ctrl+Shift+I) : choisir le fichier mp3 (rechercher les fichiers au niveau de

leur emplacement sur l’ordinateur)NB : dans le cas où le fichier est ouvert par Ouvrir, une nouvelle fenêtre s’ouvre à chaque ouverture de fichier, ce qui rend difficile leur comparaison…

- pour comparer des sons issus de différents fichiers mp3, ouvrir différents fichiers puis passer de stéréo à mono (2 e étape = en haut à droite sélectionner 1canal d'entrée) pour l’ensemble des fichiers.

- Pour ne lire qu’un seul fichier parmi les divers fichiers visibles à l’écran, cliquer sur « solo » dans l’encart à gauche de l’oscillogramme ; dans le cascontraire toutes les pistes non muettes (en bleu sur le logiciel) sont lues en même temps ! …


No Syllab Phr

Babil doux (faible hauteur de son) et continu

Babil continu et chant proche de celui des

Caractéristique de


2.3.4 Diversification et spéciation

Le goeland argenté

Le goéland argenté (Larus argentatus) et le goéland brun (Larus fuscus) sont 2 espèces d'oiseauxprésentes en France. En Europe, les deux espèces sont distinctes. Elles ne se reproduisent pas entreelles et sont tout à fait différentes d'aspect et de comportement.

Cependant, lorsqu'on se déplace vers l'est à travers la Russie et la Sibérie, on ne trouve pas degoélands argentés, mais le goéland brun s'éloigne de plus en plus du type européen et se rapprochegraduellement, lorsqu'on arrive au détroit de Behring, du goéland argenté.

De la même façon, si l'on voyage vers l'ouest à travers l'Atlantique, on ne rencontre pas de goélandsbruns, mais on constate que le goéland argenté que l'on ne trouve que dans les régions septentrionales del'Amérique du Nord, en vient progressivement à ressembler au goéland brun.

En Sibérie orientale, il existe une forme de goéland quasi intermédiaire entre le goéland brun et legoéland argenté. Les différentes races se croisent toutes entre races adjacentes sauf aux deux extrémitésde la boucle, où les deux formes sont des espèces distinctes sans croisement. On peut retracer pas à pas laformation des deux espèces en suivant les sous-espèces se rapprochant l'une de l'autre par gradation toutautour de l'hémisphère nord.

Le moustique du métro de Londres

En Egypte, Israël, Espagne et France, Culex pipiens molestus est un variant del’espèce Culex pipiens pipiens, tous deux sont interfertiles et sont tellement mélangésqu’il est difficile de les différencier. Ils présentent néanmoins un certain nombre decaractéristiques différentes.

Actuellement vivent dans les tunnels du métrode Londres des moustiques de la forme molestus.Quand on tente de les croiser avec des moustiques dela surface, ils ne sont plus capables de produire lamoindre descendance.

Comme la construction du métro de Londres adébuté en 1863, il ne fait aucun doute que l’espèce quilui est désormais inféodée n’a pu s’individualiserqu’après cette date. La forme molestus, isolée desmoustiques extérieurs, a accumulé les mutations aupoint de ne plus pouvoir se reproduire avec la formeextérieure du moustique. Il y a donc eu spéciationvisible à l’échelle humaine.

Il est d’ailleurs intéressant de constater que, d’une ligne de métro à l’autre, les populations demoustique présentent également des traits distinctifs, ce qui suggère qu’un fractionnement de cettenouvelle espèce est actuellement en cours sur les lignes Victoria, Bakerloo et Central !



2.4 Un regard sur l'évolution de l'Homme 2.4.1 L'homme au sein des primates

L'homme appartient au groupe des primates. Parmi ces primates quelles sont les espèces les plus prochesd'Homo sapiens ?

Pour déterminer la plus ou moins grande proximité entre les espèces, il est possible de s'appuyer enparticulier sur des données anatomiques ou moléculaires.

Objectif au niveau planning : terminer les manipulations anagène phylogène en moins de 30 minutes :À l'aide du logiciel phylogène, et en vous appuyant sur les caractères anatomiques mis à votre

disposition, vous réaliserez un arbre phylogénétique des primates suivants : chimpanzé gibbon gorille hommesaki et tarsier. Ajouter le Toupaïe qui sera utilisé comme espèce extérieure au groupe (espèce extragroupe)vous indiquant donc les états ancestraux des caractères étudiés.

Les étapes du travail :Construire une matrice (un tableau) de comparaisonPolariser la matrice (déterminer les états ancestraux et les états dérivés et les colorer)Classer les espècesGarder le logiciel ouvert pour la suite

Afin de préciser la proximité entre l'homme, le chimpanzé, le gibbon et le gorille vous comparerez lesséquences du gène codant pour la NAD à l'aide du logiciel anagène en utilisant l'homme comme espèce deréférence.

Présenter les résultats sous la forme la plus adaptée pour répondre au problème posé.

Liste du matériel disponible:Un ordinateur avec le logiciel phylogène et le logiciel anagène Une fiche d'aide (ou aide en ligne)Collection des primates dans phylogènefichier seq-ADN.edi

Aide technique:Aide en ligne sur http://acces.ens-lyon.fr/evolution/logiciels/phylogene/documentation-2011-2012/index.htmlAccès aux données:

une collection doit être ouverte pour accéder aux données (liste des collections en bas de le première page)Réaliser une matrice:

- cliquer sur construire- sélectionner les animaux en cliquant sur l'image en bas de l'écran (pour enlever du tableau cliquer à nouveau )- sélectionner les caractères en cliquant sur leur nom en bas à gauche (pour enlever du tableau cliquer à nouveau)- remplir le tableau en cliquant sur chaque case et en utilisant l'information en bas et à droite- vérifier le tableau et le rectifier si nécessaire (obligatoire pour pouvoir polariser)

Polariser :- définir l'extragroupe (espèce extérieure au groupe étudié)- colorer les états ancestraux (existant à l'extérieur du groupe) en cliquant sur le bouton correspondant- colorer les états dérivés (apparus dans le groupe) en cliquant sur les cases restantes- vérifier la polarisation

Classer les espècesDans les menus, cliquer sur classer,Au niveau de la fenêtre de gauche, cliquer sur l’icône au milieu de la fenêtre Dans le tableau en bas de la page, cliquer sur les caractères souhaités



2.4.2 Le chimpanzé, parent proche de l'Homme.

Comparer les génotypes de chimpanzé et humain.

Comparaison des caryotypes de l'homme et du chimpanzé: • 13 paires de chromosomes sont identiques morphologiquement chez l'homme et le chimpanzé • le caryotype humain se distingue de celui du Chimpanzé par le nombre de chromosomes (2n = 46 chez

l'Homme - 2n = 48 chez le Chimpanzé). Si l'on observe les caractéristiques des chromosomes, on peutfaire l'hypothèse d'une fusion de deux chromosomes distincts chez le chimpanzé pour constituer lechromosome 2 humain

• la comparaison des chromosomes de certaines paires permet de mettre en évidence différentes modalitésd'évolution génétique: inversion d'un fragment de chromosome dans la région voisine du centromère(chromosomes 4, 5, 12, 17, 18); délétion d'un fragment chromosomique (chromosomes 1, 13);remaniements plus importants (chromosomes 9)

A l'aide du logiciel lignée humaine, comparez l'anatomie de l'homme et du chimpanzé. Faire untableau récapitulatif des différences.



2.4.2.1 Comparaison entre êtres vivants actuels: comparaison Pan troglodytes (chimpanzé) Homosapiens (être humain)

État dérivés propres aux Hominines (lignée humaine)D'après classification phylogénétique du vivant Le guyader, belin éditions


Glissement du trou occipital sous la calotte cranienne

Bassin élargi et court

Prémaxillaire à redressement vertical

Arcade dentaire parabolique

Capacité crânienne ~ 1500 cm3


2.4.2.2 L’ évolution humaine, les critères d’appartenance à la lignée humaine liés à la station bipède. Livre Bordas page 40-41 Hatier page 46-48

Singes anthropoides être humaincaractéristique conséquences caractéristique conséquences

le centre de gravité - muscles fessiers servantuniquement pour la locomotion - muscles fessiers peu développés- bassin haut et long- main nécessaire au maintien del’équilibre (support pour ledéplacement)

- muscles fessiers pour lalocomotion et le maintien de laposition verticale- muscles fessiers très développés - bassin large et évasé- libération de la main

le trou occipital sa position - besoin de muscles puissants pourtenir la tête- importante zone d’insertion desmuscles à l’arrière de la tête

- muscles peu puissants pour tenir latête- zone d’insertion musculaire peuimportante

la colonne vertébrale sa courbure

X Xles membres postérieurs courts longs

fémurs en position verticale fémurs en position obliquedont pied fonction locomotrice et préhensile pouce opposable fonction locomotrice pouce non opposable

stature bipède avec brachiation(déplacement avec l’aide des bras)

pas de voute plantaire stature bipède plantigrade voûte plantaire et talon

antérieurs à fonction locomotrice + longs que les jambes (appui)dont main fonction locomotrice et préhension longue spécialisée dans la préhension courte

pouce très opposable

Sujet 2.1:

D'après les 3 premières lignes de ce tableau, comment peut on justifier que les singes anthropoïdes ne soient pas inclus dans la lignée humaine 5TEXTECOURT°?.


2.4.3 Le crâne humain, un exemple d'attribut évoluant au cours du temps

Vous allez, au cours de cette séance :- élaborer un protocole de mesure d’angle facial pour évaluer le prognathisme- effectuer une mesure d’angle facial. Cette mesure d’angle facial est utilisée par les paléontologues pour identifier un crâne.

L’angle facial : un critère utilisé pour distinguer les espèces de la lignée humaine: Pour les espèces du genre Homo, la face est verticale alors que chez les homininés plus anciens cetteface est inclinée et la mâchoire est très avancée. L'inclinaison de la face est l'un des critères permettantde distinguer les espèces de la lignée humaine, il est possible de la mesurer en déterminant l’anglefacial (fig.1).

Fig. 1 : angle facial d’un crâne de chien

Les étapes du travail de détermination d'un crâne inconnu:Dans un premier temps, il est nécessaire de disposer de valeurs de référence mesurées sur des

crânes connus des différentes espèces. Dans un second temps, par comparaison avec les valeurs deréférence, il est possible de déterminer l'espèce du crâne inconnu.

La méthode de mesure employée: Pour mesurer un angle facial et comparer cette mesure avec les résultats obtenus sur d'autres

crânes, nous allons choisir sur le crâne 4 points facilement identifiables pour tracer 2 droites D1 et D2définissant l'angle. Une droite D1 approximativement horizontale, une droite D2 donnant la directionde la face.Nous réaliserons ensuite une projection orthogonale de ces points sur un plan de manière àeffectuer la mesure de l'angle sur ce plan. Cette projection peut être réalisée à l'aide d'un aquarium,d'un transparent et d'un faisceau laser (fig 2.). Pour cela, le plan de symétrie du crâne doit être parallèleau transparent sur lequel sont reportés les points et le laser doit être perpendiculaire à ce mêmetransparent (vérification à effectuer à l’aide d’une équerre).

Liste du matériel disponible:crâne numéroté 1 par groupe de 3crâne sans mâchoire inférieure 1 par groupe de 6gommettes autocollantes 5 par groupelaser 1 par groupesupport vertical transparent 1 par groupetransparents + feutres non permanents 2 par groupesupport de hauteur réglable 1 par groupescotch 1 par classe


Fig. 2 : méthode de mesure par Projectionorthogonale


Travail à réaliserMesurer l’angle facial sur deux crânes et rédiger un protocole expérimental

Important : Vous allez concevoir un protocole de mesure. Votre protocole devra satisfaire les troiscritères suivants :- être pertinent par rapport à la question posée :

il mesure bien un angle facial;il est applicable à tous les crânes;

- être reproductible : les différentes mesures réalisées sur un crâne conduisent au même résultat ;- être communicable, c’est-à-dire rédigé (texte et/ou schéma) de manière suffisamment précise pourêtre lu, compris et réalisé par un autre groupe d'élèves.

1. Pour élaborer votre protocole : choisissez, sur le crâne à votredisposition, 3 ou 4 points permettant de tracer 2 droites D1 et D2dont l’angle permet d’estimer le prognathisme puis réalisez lamesure.

2. Positionnez vos points sur le schéma de crane ci-contre, puisexpliquez comment vous avez choisi ces 3 ou 4 points. Donner aumoins deux critères qui vous ont permis de choisir ces points.

3. Réaliser votre protocole et conserver le résultat de votre mesure.

4. Pour vérifier la communicabilité de votre protocole : donnezvotre protocole et votre crâne à un autre groupe qui va réaliser votreprotocole. Faites de même avec son crâne et son protocole.Attention au point ci dessous (différent du travail de mesure réalisé précédemment) :Faites vérifier la position des points au groupe qui a écrit le protocole avant de réaliser la mesure.



2.4.3.1 Quantifier le prognathisme, la mesure de l'angle facial

TPCrâne conception du tp.odt

L'évolution du crâne dans la lignée humaine est caractérisée par une augmentation de l'angle facial(diminution de l'avancement de la mâchoire = prognathisme).

Vous déterminerez la position des points O, P, M et N, puis, par projection, vous tracerez lesdroites OP et MN afin de déterminer l'angle facial. Vous ajouterez les points B et Q afin dedéterminer le rapport Hauteur sur longueur (BP/NQ).

Après avoir identifié le crâne, et en vous appuyant sur les différents cranes proposés, vousexpliquerez le choix des points retenus par les paléontologues pour réaliser la mesure de l'anglefacial.

Liste du matériel disponible:crâne numéroté 1 par groupe de 3

1 HSS 2 HSN 3 HE 4 chimpanzé 5 HH 6 A Afarensis 7 A robustuscrâne sans mâchoire inférieure 1 par groupe de 6gommettes autocollantes 5 par groupelaser 1 par groupesupport vertical transparent 1 par groupetransparents + feutres non permanents 2 par groupesupport de hauteur réglable 1 par groupescotch 1 par classe

B est le point de rencontre des sutures fronto-pariétales et sagittale. P est le point le plus haut du trou auditifN est le point de rencontre de la suture des os nasaux et du frontalQ est le point postérieur le plus proéminent de l’occiput.O est le point le plus bas de l’orbite oculaireM est le point le plus proéminent de l’os maxillaire supérieur entre les alvéoles des deux incisives supérieures centrales

Tableau 1 : valeurs de référence des paléontologues : Les valeurs d'angle sont données à 1 degré près ; les valeurs du rapport H/L sont à 5% près

EspècesCritères

Australopithecus (boisei,afarensis, et gracilis)

Homohabilis

Homoerectus

Homo neanderthalensis

Homosapiens

Inclinaison de la face 56° à 75° 65° à 68° 75° à 81° 71° à 89° 82° à 88°Rapport hauteur / longueur de crâne 0,58 à 0,67 0,48 à 0,66 0,46 à 0,54 0,45 à 0,63 0,59 à 0,64


Protocole de mesure :

1- Localiser les points sur le crâne, tels que définisci-dessus et ci-contre

2- Le crâne est posé dans l’aquarium, son plan desymétrie parallèle à la face de l’aquarium surlaquelle a été préalablement fixé le transparent

3- Viser les points indiqués à l’aide du rayon laserémis par le stylo, fixé sur la potence.

4- Noter la projection des ces points sur letransparent.

5- Mesurer la hauteur et la longueur, puis calculer lerapport.

Le rayon lumineux doit être bien perpendiculaire à la glacede l’aquarium.

La mesure s’effectue conventionnellement sur le profilgauche.

Localisation des points de référence


2.4.3.2 relation entre mécanismes de l’évolution et génétique: Mutations de gènes intervenant dans lesdurées de développement (hétérochronie)

Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:

Sujet 2.2: Livre Nathan page 138-139.

Les scientifiques considèrent que l'Homme et les grands singes descendent d'un ancêtre commun. Lesgrands singes auraient conservé un développement du crâne du même type que cet ancêtre commun alors que lalignée humaine serait un descendant de cet ancêtre commun ayant conservé des caractéristiques du jeuneindividu.

A l'aide des documents proposés(Nathan TS), argumentez cette affirmation.

Document 1: Cranes en vue de dessus Document 3: les étapes du développementLes neurones se multiplient pendant la phase

embryonnaire et la phase fœtale. La croissance cérébraleentraîne la croissance du crâne.

Document 2: Cranes en vue latérale



GÉNÉTIQUE TS SUJETS DE TYPE 1

2013-1 Les végétaux terrestres sont pour la plupart des êtres vivants fixés. La vie fixée impose des contraintes. Présentez lesdifférentes contraintes liées à la vie fixée et les caractéristiques des végétaux terrestres qui peuvent leur être reliées. Votretravail sera structuré et comportera une introduction et une conclusion rédigées. Le développement sera réalisé sous la forme d'untableau présenté sur une double page.

2013-2 Les plantes à fleurs (Angiospermes) ont un mode de vie fixée qui présente des particularités. Montrer que certainescaractéristiques des plantes sont en rapport avec la vie fixée. L'exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion.

2013-3 Les plantes ont une vie fixée, ce qui peut constituer un obstacle au moment de la reproduction sexuée. Montrez en quoi unecoopération avec des animaux permet la reproduction sexuée de certaines plantes à fleurs.Votre exposé sera structuré etl'expression écrite soignée.

2013-4 Le caryotype est caractéristique de chaque espèce. Expliquez comment la méiose et la fécondation participent à lastabilité du caryotype au cours de la reproduction sexuée. Votre exposé sera accompagné de schémas en choisissant le caryotype2n = 4.

2014-1 L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer latotalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent. Décrire les mécanismes qui, en dehors de laméiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de cesmécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé.L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassagesgénétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose.

2014-2 Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étudedeux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelleshomozygotes pour deux gènes indépendants.Le gène « couleur du corps » présente deux allèles :e+ : corps clair, dominante- : corps sombre, récessifLe gène « longueur des ailes» présente deux allèles :vg+ : ailes longues, dominantvg- : ailes courtes, récessifDes mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la générationF1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuitecroisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxièmegénération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractèresétudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques. En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant parquels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. L’exposé doit être structuré avecune introduction et une conclusion et sera accompagné de schémas.

2014-3 L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer latotalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent. Décrire les mécanismes qui, en dehors de laméiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de cesmécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé.L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassagesgénétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose.

2014-4 Expliquer comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes en vous limitant au cas d'un individuhétérozygote pour trois gènes. Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successifs* en partant d'une cellule possédantdeux paires de chromosomes. - La première paire porte le gène A (allèles A1 et A2) et le gène B (allèles B1et B2). - La seconde paireporte le gène C (allèles C1 et C2). Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. * Il n'est pas attendu que toutes les étapes de la méiose soient schématisées.



2014-5 Le syndrome « triplo X », un exemple de diversité du vivantLouise est une fillette de trois ans qui se distingue de ses camarades de classe par sa grande taille et un léger retard dans l’acquisitiondu langage. Lorsque ses parents consultent le médecin traitant, celui-ci leur propose de déterminer le caryotype de Louise. Cetexamen génétique révèle que la fillette possède une particularité chromosomique, le syndrome « triplo X ».

Document : caryotype de LouiseD’après Docteur Hélène Zattara, Unité de Génétique Chromosomique, Départementde Génétique Médicale, Hôpital d’Enfants de la Timone En tant que généticien,expliquer aux parents de Louise comment méiose et fécondation maintiennentnormalement la stabilité du caryotype. Préciser ensuite comment uneperturbation au cours de la méiose d’un des parents peut aboutir à la présencede trois chromosomes X dans le caryotype de leur fille. Votre exposé comporteraune introduction, un développement structuré et une conclusion. Il sera illustré deschémas dans lesquels on ne représentera, pour chaque cellule, que les chromosomessexuels et une autre paire de chromosomes.

2015-1 La fonction de nutrition assure à un organisme sa croissance et son entretien. Elle implique des échanges. Montrer commentles plantes, bien que fixées, assurent ces échanges à l’interface sol/air. L’exposé doit être structuré avec une introduction et uneconclusion rédigées. Le développement sera exclusivement réalisé sous forme d’un schéma fonctionnel.

2015-2 La reproduction sexuée est source de diversité génétique. Justifier cette affirmation en considérant uniquement lebrassage allélique induit par la méiose. Votre raisonnement sera illustré par des schémas successifs en partant d’une celluleprésentant deux paires de chromosomes : – La première paire portera le gène A avec les allèles A et a ainsi que le gène B avec lesallèles B et b ; – La deuxième paire portera le gène E avec les allèles E et e. L’exposé doit être structuré avec une introduction et uneconclusion.

2015-3 Céline et Erwan peinent à avoir leur premier enfant. Les résultats desexamens prescrits pour comprendre la cause de cette difficulté montrentqu’Erwan présente une stérilité liée à une anomalie qui touche 1 homme sur 20000 : – son caryotype présente deux chromosomes X et une absence dechromosome Y, – un des deux chromosomes X porte le gène SRY (Sex-determining Region of Y chromosome) dont le locus est, normalement situésur le chromosome Y. La présence de ce gène explique qu’Erwan ait développéun phénotype sexuel masculin. Le médecin explique par ailleurs que leschromosomes X et Y présentent, aux extrémités de leur bras, des régionshomologues 1 et 2. La présence du gène SRY sur un chromosome Xproviendrait donc, en fait, d’un transfert par crossing-over entre leschromosomes X et Y, lors de la méiose. En tant que médecin, expliquer à cecouple: – comment, dans le cas général de la méiose et la fécondationconduisent à un caryotype XY chez un homme. – comment, dans de rarescas, un événement survenu au cours de la méiose, peut avoir pour conséquence la présence de deux chromosomes X, dont l’unporteur du gène SRY comme chez Erwan. Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré illustré deschémas explicatifs et une conclusion.

2015-4 Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes. Dans sonouvrage, « L’éloge de la plante » (2004), le botaniste Francis Hallé discute des surfaces d’échanges chez les végétaux et animaux.« Mesurer la surface d’un végétal n’est pas chose facile […] Quelle peut être la surface aérienne d’un arbre de 40 m de haut ? Uneestimation de 10 000 m 2 (1 ha) n’est certainement pas exagérée ; la surface « interne » permettant les échanges gazeux serait 30 foissupérieure. […]. En ce qui concerne les surfaces racinaires, les investigations sont encore plus difficiles et les données encore plusrares : la surface souterraine d’un plant de seigle serait 130 fois plus grande que la surface aérienne. […]. » Exposer en quoi lesstructures des organes impliqués dans les échanges nutritifs externes et internes d’une plante sont adaptées à son mode de viefixé. L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné d’un schéma fonctionnel synthétique.

1- Regrouper les sujets présentant une grande ressemblance au niveau de l'aspectbiologique/géologique et donner un intitulé au groupe ainsi constitué.

2- Lister les mots clés pour cet intitulé.
