1. Sommaire 1 Introduction:lesthmesdeltudeduvivant1 Premire
Partie La chimie de la vie 2
Lorganisationchimiquefondamentaledelavie31 3 Leauetlavie49 4
Lecarboneetladiversitmolculairedelavie63 5
Structureetfonctiondesmolculesorganiques complexes75 deuxime Partie
La cellule 6 Explorationdelacellule103 7
Structureetfonctiondesmembranes139 8 Introductionaumtabolisme159 9
Larespirationcellulaireetlafermentation183 10 Laphotosynthse207 11
Lacommunicationcellulaire233 12 Lecyclecellulaire259 troisime
Partie La gntique 13 Lamioseetlescyclesdedveloppementsexus281 14
Mendeletleconceptdegne299 15 Lesbaseschromosomiquesdelhrdit329 16
Lesbasesmolculairesdelhrdit353 17 Dugnelaprotine377 18
Largulationdelexpressiongnique407 19 LesVirus441 20
Labiotechnologie459 21 Lesgnomesetleurvolution495 quatrime Partie
Les mcanismes de lvolution 22 Ladescendanceavecmodification:
lvolutionselonDarwin523 23 Lvolutiondespopulations543 24
Loriginedesespces565 25 LhistoiredelaviesurTerre587 CiNquime Partie
La diversit biologique travers lvolution 26
Laphylogenseetlarbredelavie619 27 BactriesetArches643 28
LesProtistes667 29 LadiversitdesVgtauxI:lacolonisation
desmilieuxterrestres695 30 LadiversitdesVgtauxII:lvolution
desplantesgraines717 31 LesEumyctes739 32
LadiversitdesAnimaux:unaperu761 33 LesInvertbrs777 34
OrigineetvolutiondesVertbrs813 sixime Partie anatomie et
physiologie vgtales 35 Anatomie,croissanceetdveloppement
desVgtaux859 36 Lacquisitionetletransportdesressourceschez
lesVasculaires889 37 LessolsetlanutritionchezlesVgtaux915 38
LareproductiondesAngiospermesetlabiotechnologie vgtale933 39
LesrponsesdesVgtauxauxstimulusinternes etexternes955 sePtime Partie
anatomie et physiologie animales 40
LastructureetlafonctionchezlesAnimaux: principesfondamentaux989 41
LanutritionchezlesAnimaux1017 42
Lacirculationetleschangesgazeux1043 43 Lesystmeimmunitaire1079 44
Losmorgulationetlexcrtion1107 45
Leshormonesetlesystmeendocrinien1131 46
LareproductionchezlesAnimaux1157 47
LedveloppementchezlesAnimaux1185 48
Lesneurones,lessynapsesetlacommunication1211 49
Lessystmesnerveux1231 50 Lesmcanismessensorielsetmoteurs
chezlesAnimaux1257 51 Lecomportementanimal1293 huitime Partie
Lcologie 52 Lcologieetlabiosphre:introduction1321 53
Lcologiedespopulations1349 54 Lcologiedescommunauts1377 55
Lescosystmesetlcologiedelarestauration1405 56
Labiologiedelaconservationetleschangements
lchelleplantaire1429
2. Adaptation franaise Jacques Faucher Ren Lachane
3. Supervision ditoriale Sylvie Chapleau Traduction Annie
Desbiens,Sylvie Dupont, Jean-Luc Riendeau, JohanneTremblay Rvision
linguistique Jean-Pierre Regnault et Hlne Crevier Correction
dpreuves Carole Laperrire, Louise Garneau,Odile Dallaserra
Recherche iconographique Chantal Bordeleau Direction artistique
Hlne Cousineau Coordination aux ralisations graphiques Muriel
Normand Conception graphique de lintrieur Benoit Pitre Conception
graphique de la couverture MartinTremblay dition lectronique
Interscript Authorized translation from the English language
edition, entitled CAMPBELL BIOLOGY, 9th edition by JANE REECE; LISA
URRY; MICHAEL CAIN; STEVENWASSERMAN;PETER MINORSKY; ROBERT
JACKSON,published by Pearson Education,Inc., publishing as Benjamin
Cummings,Copyright 2011 by Pearson Education,Inc., publishing as
Pearson Benjamin Cummings,1301 Sansome St.,San Francisco, CA 94111.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or
transmitted in any form or by any means,electronic or mecha-
nical,including photocopying,recording or by any information
storage retrieval system,without permission from Pearson
Education,Inc. FRENCH language edition published by ERPI, Copyright
2012. Cet ouvrage est une version franaise de la neuvime dition de
Campbell Biology de Jane Reece,Lisa Urry, Michael Cain,Steven
Wasserman,Peter Minorsky et Robert Jackson,publie et vendue travers
le monde avec lautorisation de Pearson Education,Inc. DITIONS DU
RENOUVEAU PDAGOGIQUE INC. (ERPI), 2012 Membre du groupe Pearson
Education depuis 1989 5757, rue Cypihot Saint-Laurent (Qubec) H4S
1R3 CANADA Tlphone: 514 334-2690 Tlcopieur: 514 334-4720
[email protected] http://pearsonerpi.com Dpt lgal Bibliothque et
Archives nationales du Qubec, 2012 Dpt lgal Bibliothque et Archives
Canada, 2012 Imprim au Canada 1234567890 II 1615141312 ISBN
978-2-7613-2856-2 20525 ABCD SM9
4. L Prface a biologie est un sujet si vaste quelle peut
dcontenancer les tudiants et mme des scientifiques. Des nouvelles
molcules dARN au gnome du Nanderthalien, des nou- veaux biogaz aux
communauts dorganismes prolifrant sous dnormes glaciers, et des
maladies infectieuses mergentes aux vaccins contre le cancer, le
rythme des dcouvertes y est sans prcdent. Par consquent, la
prsentation dun cours de biologie gnrale constitue un tour de force
intimidant: celui dinstruire les tudiants sans les ensevelir sous
une avalanche dinformation. Biologie relve brillamment ce dfi en
prsentant les bases essentielles la comprhension des connaissances
actuelles et des innovations dans le contexte des concepts
biologiques sous-jacents. Des concepts cls et des thmes centraux
Chacun des chapitres de ce manuel prsente un cadre de travail
compos de trois six concepts cls soigneusement choisis; ceux-ci
fournissent un contexte aux ides secondaires et aident les tudiants
distinguer larbre de la fort. Les concepts cls sont numrots et
prsents en dbut de chapitre, et le d- coupent en sections. la fin
de chaque section, le Retour sur le concept prsente un cadre
hirarchique dautovaluation qui per- met ltudiant de consolider ses
connaissances et daller plus loin en rpondant des questions de
raisonnement critique. Le Rsum des concepts cls, prsent en fin de
chapitre, recentre le lecteur sur les notions essentielles.
Biologie aide aussi les tu- diants organiser et comprendre ce quils
apprennent dans une perspective plus large en insistant sur
lvolution et dautres thmes fondamentaux indissociables de la biolo-
gie. Ces thmes sont prsents au chapitre 1 puis intgrs au fil des
chapitres. Du nouveau dans cette dition: une invitation faire des
liens En plus des concepts cls et des thmes, nous avons enrichi
cette quatrime dition dlments qui aident les tudiants situer la
biologie dans un contexte plus large en les amenant faire des
liens. En voici quelques-uns. Des questions pour faire des liens
entre les chapitres Les questions introduites par ltiquette Faites
des liens aident les lecteurs saisir les relations existant entre
divers domaines de la biologie, et freinent notre tendance
compartimenter linformation. Chaque question invite les tudiants
scarter du par cur pour mieux comprendre les principes de biologie
en faisant des liens entre le contenu du chapitre et ce quils ont
appris dans des chapitres prcdents. Par exemple, nous invi- tons
les lecteurs faire des liens entre: la rplication de lADN (chapitre
16, p. 369) et le cycle cellulaire (chapitre 12); la formation des
sols (chapitre 37, p. 920) et les proprits de leau (chapitre 3);
les biomes aquatiques (chapitre 52, p. 1335) et losmorgu- lation
(chapitre 44). Chaque chapitre compte au moins trois questions de
type Faites des liens. Une couverture enrichie de lvolution: pour
faire des liens avec lvolution dans tous les chapitres Lvolution
est le thme fondamental de la biologie, et cette dition en tmoigne
dclatante faon. Les lecteurs trouveront au moins une rubrique
volution dans chaque chapitre. Celle-ci traite de lvolution dans le
contexte du contenu abord et porte un bandeau facilement
reconnaissable. Voyez, par exemple, les nouveaux exposs sur
lvolution des enzymes (p. 174), la covolution des fleurs et des
pollinisateurs (p. 935) et lvolution de la fonction hormonale chez
les Animaux (p. 1146). De nouvelles figures Impact: pour faire des
liens entre les perces scientifiques et notre monde Nos nouvelles
figures Impact mettent en lumire les rper- cussions importantes de
dcouvertes rcentes en biologie. Ces figures prsentent des sujets
captivants comme les cellules souches pluripotentes induites et la
mdecine rgnrative (chapitre 20, p. 482), la dcouverte de Tiktaalik
(chapitre 34, p. 827) et lutilisation de lcologie mdicolgale dans
la lutte contre le braconnage des lphants (chapitre 56, p. 1435).
Pour chacune, la rubrique Pourquoi cest important explique linci-
dence de la recherche prsente sur notre vie, sur un problme mondial
ou sur la biologie. Chaque figure Impact comporte une question
hypothtique (Et si?) ou de type Faites des liens, qui stimule le
raisonnement critique. Une nouvelle organisation visuelle et des
illustrations de style 3D: pour faire des liens visuels La nouvelle
organisation visuelle met en lumire les prin- cipales composantes
dune figure et aide les tudiants saisir les catgories importantes
en un coup dil. Voyez par exemple la figure 17.24, qui prsente les
types de mutation petite chelle (p. 399), ou la figure 27.3 sur la
coloration de Gram (p. 645). Au fil des chapitres, des figures ont
t rehausses dun traitement de style 3D qui leur confre plus de
ralisme Prface v
5. sans sacrifier la clart de lapprentissage. La figure 52.3,
sur les rgimes climatiques lchelle plantaire (p. 1324), en prsente
un bon exemple. Une restructuration de la rvision des chapitres:
pour faire des liens un autre niveau Dans le rsum la fin des
chapitres, chaque concept se ter- mine sur une question du rsum des
concepts cls portant sur un objectif dapprentissage important.
Cette di- tion amne en outre les tudiants prendre conscience de
diffrents niveaux de rflexion grce la rorganisation des questions
de fin de chapitre en trois niveaux inspirs de la taxinomie de
Bloom, qui classifie les types de raisonnement ncessaires
lapprentissage: (1) Connaissances et comprhen- sion, (2)
Application et analyse et (3) Synthse et valuation. La varit des
questions aide les tudiants dvelopper leurs comptences en
raisonnement critique et se prparer au type de questions qui leur
seront soumises aux examens. Les ques- tions de type crivez un
texte les amnent rdiger de courtes dissertations cohrentes pour
faire le lien entre le contenu du chapitre et lun des thmes du
manuel. (La page xv propose une grille dvaluation des textes.)
Nouveau contenu: pour faire des liens avec les perces scientifiques
Comme dans chaque nouvelle dition, cette quatrime version intgre de
nouveaux contenus scientifiques et une orga- nisation amliore. Les
pages vii ix dcrivent ces innova- tions en dtail. Les signes
distinctifs de cet ouvrage Outre nos concepts cls et nos grands
thmes, plusieurs autres lments ont contribu au succs de Biologie.
Parce que le texte et les illustrations sont galement importants
dans ltude de la biologie, lintgration des figures et du texte est
un signe distinctif de cet ouvrage depuis sa conception. Nos
populaires Panoramas traitant de sujets choisis illustrent
parfaitement cette approche. Chacun de ces Panoramas constitue un
module dapprentissage essentiel runissant des illustrations et du
texte. Nos figures numrotes constituent un autre exemple: les
descrip- tions en caractres bleus guident le lecteur pas pas dans
lexplo- ration de figures complexes en attirant son attention sur
les structures et les fonctions cls ou sur les tapes dun processus.
Pour stimuler lapprentissage par laction, cette dition intgre de
nouveaux types de questions: questions hypoth- tiques (Et si?),
questions sur les figures et invitations dessiner une structure,
annoter une figure ou faire un diagramme (Faites un dessin). Cette
quatrime dition senrichit aussi de questions pour aller plus loin
(Faites des liens). Enfin, Biologie sintresse la recherche
scientifique, une composante essentielle tout cours de biologie.
Conues pour enrichir le rcit de dcouvertes scientifiques dcrites
dans le texte, les rubriques Investigation aident les tudiants com-
prendre do viennent nos connaissances et leur fournissent un modle
de raisonnement scientifique. Chaque rubrique commence par une
question de recherche puis dcrit comment vi Prface les chercheurs
ont conu une exprience et interprt ses rsul- tats avant den tirer
des conclusions. Une source est fournie en rfrence pour en savoir
plus sur la recherche, et une question hypothtique (Et si?) invite
les tudiants envisager dautres scnarios. la fin de chaque chapitre,
les questions dIntgra- tion sont autant doccasions dexercer son
jugement critique en formulant des hypothses, en concevant des
expriences et en analysant de vritables donnes de recherche. dition
en ligne Ldition en ligne offre du matriel complmentaire aux tu-
diants et aux enseignants. Les tudiants y trouveront les ques-
tions du manuel et des questions supplmentaires en format
interactif. La section rserve aux enseignants contient les rponses
aux questions supplmentaires, des tudes de cas, les figures et
tableaux du manuel en format jpg et une slection de figures
muettes. Adaptation Cette nouvelle dition de Biologie perfectionne
encore ce quelle a toujours t: une rfrence la fois globale et
spcifique pour les besoins, non seulement des tudiants et de leurs
pro- fesseurs, mais aussi pour toute personne qui sintresse de prs
ou de loin la biologie. Par son traitement des connaissances et par
ses textes structurs, clairs et soutenus par de nombreuses
illustrations, Biologie incite les lecteurs approfondir leur
savoir, les aide tancher leur curiosit et faire des liens avec
maints sujets dactualit. Les nouveaux lments de connaissance et les
nouvelles applications qui sajoutent sans cesse ont fait de cette
discipline un domaine vaste, en dveloppement perptuel et qui ne
peut plus sexpliquer sans faire appel lensemble des autres
sciences. Cette nouvelle dition est donc la bienvenue plus dun
titre. Depuis la toute premire dition, ce manuel a t notre outil de
travail et celui de nos tudiants des programmes pruniver- sitaires.
Et maintenant, en tant quadaptateurs, nous avons prouv une grande
satisfaction lire, relire et relire encore ces chapitres, de faon
les rendre le plus clair, le plus intressant possible, et rendre
rigoureusement compte des connaissances actuelles dans le domaine.
Nous avons t grandement aids dans ce travail par toute une quipe
dont vous trouverez la liste la page iv de ce manuel. Parmi toutes
ces personnes que nous remercions chaleureuse- ment, nous aimerions
souligner la participation de celles avec qui nous avons t en
contact de faon rgulire durant plus dune anne, soit la responsable
de la supervision ditoriale, Sylvie Chapleau, les traducteurs, les
rviseurs linguistiques, Jean-Pierre Regnault et Hlne Crevier, ainsi
que les personnes charges de la correction des preuves. Sans leur
bienveillante et prcieuse collaboration, nous naurions pu tre en
mesure de vous prsenter aujourdhui, avec une fiert que nous croyons
justifie, cette quatrime adaptation franaise du Campbell. Jacques
Faucher Ren Lachane
6. C Quoi de neuf? ette section ne prsente quun aperu du
nouveau contenu et des amliorations apportes lorganisation de
Biologie, quatrime dition. chapitre 1 Introduction: les thmes de
ltude du vivant Nous avons fait de la circulation dnergie un
nouveau thme distinct et avons consolid celui des interactions
environne- mentales. Nous avons revu le concept 1.3, sur la mthode
scientifique, afin quil reflte plus fidlement la dmarche scien-
tifique et insiste sur les observations et les hypothses. Le
concept 1.4, indit, traite de la valeur de la technologie pour la
socit tout en soulignant le caractre coopratif de la science et la
richesse que procure la diversit au sein de la communaut
scientifique. premire partie La chimie de la vie Dans cette dition,
la chimie de base senrichit de nouveaux contenus qui rvlent sa
relation avec lvolution, lcologie et dautres domaines de la
biologie. Les acides gras omga-3, les formes isomriques de
mthamphtamine, la contamina- tion larsenic des nappes phratiques et
lorigine de la maladie de la vache folle nen sont que quelques
exemples. Limportance mergente des acides nucliques en biologie
nous a incits largir notre couverture des structures de lADN et de
lARN dans cette premire partie. En fait, lobjectif gnral, pour les
deux premires parties, tait denrichir les chapitres dinfor- mation
sur les acides nucliques, les gnes et autres sujets connexes. Nous
avons galement introduit dans cette partie, ainsi que dans les deux
suivantes, des modles informatiques de protines importantes en
contexte. Ces modles amliorent la comprhension de la fonction
molculaire. duction la notion voulant que les mutations contribuent
lvolution molculaire. Au chapitre 9, nous avons simplifi la figure
sur la glycolyse et montr plus prcisment que loxyda- tion en
pyruvate est une tape distincte, afin daider les tu- diants se
concentrer sur les ides principales. Dans loptique des enjeux
mondiaux de cette quatrime dition, le chapitre 10 prsente une
rubrique Impact sur les biogaz et un expos sur leffet possible du
changement climatique sur la distribution des plantes de types C3
et C4. Le chapitre 11 compte aussi une nou- velle rubrique Impact
qui souligne limportance et la pertinence, pour la mdecine, des
rcepteurs coupls aux protines G. troisime partie La gntique Nous
avons ajout aux chapitres 13 17 du matriel stimulant, par exemple
une figure Impact sur le dpistage gntique de mutations associes des
maladies. Comme dans les autres par- ties de cette quatrime dition,
nous invitons les tudiants faire des liens entre les chapitres, de
faon viter de compar- timenter linformation. Ainsi, au chapitre 15,
qui traite du chromosome Philadelphie, associ la leucmie mylode,
nous invitons les tudiants faire un lien entre cette informa- tion
et ce quils ont appris au chapitre 12 au sujet de la com-
munication cellulaire. Nous encourageons aussi les tudiants faire
des liens entre ce quils ont appris sur la rplication de lADN et la
structure des chromosomes, au chapitre 16, et ce que dit le
chapitre 12 sur le comportement des chromosomes durant le cycle
cellulaire. Le chapitre 16 prsente une nouvelle modlisation en 3D
du complexe de rplication de lADN, avec le brin discontinu enroul
en boucle passant au travers. Les chapitres 18 21 ont fait lobjet
dune importante mise jour rendue ncessaire par les nouvelles
squences de donnes gnomiques et les dcouvertes sur la rgulation de
lexpression des gnes. (Ltude des gnes, des gnomes et de lexpression
gnique, dans les deux premires parties, devrait aider les tu-
diants aborder ce nouveau contenu.) Le chapitre 18 comprend deuxime
partie La cellule une nouvelle section sur larchitecture nuclaire,
qui dcrit lorganisation de la chromatine dans le noyau et son rle
dans Le chapitre 6 senrichit dun Panorama sur la microscopie, qui
en prsente deux nouveaux types. Des micrographies de divers types
de cellules ont galement t ajoutes au Panorama sur les cellules
eucaryotes. Nous avons en outre remani notre des- cription de la
composition chromosomique afin de rectifier certaines ides reues
quont les tudiants sur les chromosomes et lADN. Les lecteurs
trouveront galement de nouveaux liens avec lvolution, dont une
introduction la thorie endosym- biotique (chapitre 6) et certaines
adaptations volutives int- ressantes des membranes cellulaires
(chapitre 7). Nous avons enrichi le chapitre 8 dune section sur
lvolution des enzymes dotes de nouvelles fonctions. En plus
dapprofondir notre tude des enzymes, cette nouvelle section
constitue une intro- lexpression des gnes. Le rle des divers types
de molcules dARN dans la rgulation fait galement lobjet dune atten-
tion particulire. Nous dcrivons, dans la section consacre au
cancer, comment les progrs techniques peuvent contribuer
personnaliser les traitements en fonction des caractristiques
molculaires de chaque tumeur. Le chapitre 19 comporte un expos sur
la pandmie de grippe H1N1 survenue en 2009. Le chapitre 20 prsente
pour sa part les progrs raliss dans le squenage de lADN et
lobtention de cellules souches pluripotentes induites (SPi). Enfin,
la rvision importante du chapitre 21 a permis dy prsenter les
nouvelles connaissances relatives au squenage de nombreux gnomes, y
compris celui dhumains. Quoi de neuf? vii
7. fonction des Vgtaux, tout en montrant le dynamisme qui
quatrime partie Les mcanismes de lvolution anime la recherche en
botanique et les nombreuses relations quentretiennent les Vgtaux et
dautres organismes. Notre objectif principal tait de prsenter des
exposs plus explicites Nous continuons, dans cette nouvelle dition,
dalimenter le dossier de preuves de lvolution en y versant des
exemples et des figures qui illustrent les concepts cls de la
partie. Ainsi, le chapitre 22 prsente des donnes de recherche sur
lvolution adaptative de Jadera haematoloma, sur la dcouverte de
fossiles qui nous renseignent sur lorigine des ctacs et sur la
prolif- ration du staphylocoque dor (Staphylococcus aureus)
rsistant la mthicilline. Le chapitre 23 sintresse la dispersion des
gnes et ladaptation des populations doiseaux chanteurs. Le sur les
aspects volutifs de la biologie vgtale, comme la covolution des
Insectes et des animaux pollinisateurs (cha- pitre 38). Les
nouvelles dcouvertes sur le dveloppement des Vgtaux (concept 35.5)
et un contenu enrichi sur le dyna- misme de larchitecture vgtale
(dans le contexte de lacqui- sition des ressources), au chapitre
36, font aussi partie des mises jour. chapitre 24 intgre plusieurs
nouveaux exemples de recherche sur la spciation, dont lisolement
reproductif des poissons larvivores, la spciation des crevettes et
lhybridation despces septime partie Anatomie et physiologie
animales dours. Dautres changements consolident le thme de cette
partie, assurent la cohrence entre les chapitres et contribuent
donner une vue densemble claire de lvolution et de ses mcanismes.
Ainsi, de nouveaux liens entre les chapitres 24 et 25 montrent
comment les variations dans le rythme de spcia- tion et dextinction
faonnent les grandes tendances de lhis- toire du vivant. Nous avons
galement ajout, partir du chapitre 22, des points de vue sur la
phylogense et sur linter- prtation et lutilisation des arbres
phylogntiques. Nous nous sommes efforcs, en revisitant cette
partie, de pr- senter les systmes physiologiques au moyen dune
approche comparative qui souligne les liens entre les adaptations
et les dfauts physiologiques communs une espce. Tout au long de
cette partie, nous avons ainsi mis en lumire linterdpen- dance des
systmes endocrinien et nerveux afin que nos lecteurs mesurent bien
comment ces deux modes de communication relient les tissus, les
organes et les individus. Dautres aspects de notre mise jour visent
aider les tudiants ne pas perdre de vue les concepts fondamentaux
que ltude en dtail de systmes complexes pourrait estomper. Pour ce
faire, nous cinquime partie La diversit biologique travers
lvolution avons remplac de nombreuses figures afin de mieux faire
res- sortir linformation cl; de nouvelles figures comparent la
circulation simple et la circulation double (chapitre 42) et pr-
sentent la fonction des rcepteurs dantignes (chapitre 43), Lun de
nos objectifs, pour cette partie sur la diversit, tait daccorder
une plus grande place aux preuves scientifiques sur lesquelles
repose lhistoire de lvolution que relatent ses cha- pitres. Par
consquent, le chapitre 27 prsente maintenant les plus rcentes
dcouvertes sur lorigine des flagelles chez les Bactries. Sans
perdre de vue la vision densemble phylogn- tique, nous avons ajout
au chapitre 34 un diagramme dvo- lution des Ttrapodes. Celui-ci
montre les lignes lappui de lhypothse phylogntique. Nos exposs sur
les groupes dorga- nismes promettent de captiver encore davantage
les tudiants grce de nouvelles applications et une information
accrue sur lcologie. Mentionnons par exemple le contenu sur la
crois- sance partout dans le monde des Protistes photosynthtiques
(chapitre 28), sur les Mollusques en voie dextinction (cha- pitre
33) et sur le rle des Chytridiomyctes dans le dclin des populations
dAmphibiens (chapitres 31 et 34). alors que de nouveaux Panoramas
prsentent la fonction rnale chez les Vertbrs (chapitre 44), de mme
que la structure et la fonction de lil (chapitre 50). Le chapitre
43 a fait lobjet dune importante rvision afin de faciliter la
comprhension des concepts relatifs aux ractions immunitaires et aux
cellules cls quelles mettent en jeu. Partout dans cette partie, de
cap- tivants sujets dactualit les rythmes circadiens (chapitre 40),
les nouvelles souches de virus grippaux (chapitre 43), les effets
des changements climatiques sur les cycles de reproduction des
Animaux (chapitre 46) et notre nouvelle comprhension de la
plasticit et de la fonction du cerveau (chapitre 49) sont traits au
moyen dimages de pointe et de contenus per- tinents qui captiveront
les lecteurs et les inciteront faire dautres liens. huitime partie
Lcologie sixime partie Anatomie et physiologie vgtales Cette mise
jour sest accomplie dans un contexte o lon fait de plus en plus
appel aux connaissances des biologistes pour rsoudre des problmes
plantaires, comme les changements cli- matiques qui affectent dj
profondment la vie terrestre. Lac- Lenseignement de la biologie
vgtale traverse une priode de transition; certains professeurs
misent davantage sur la bota- nique classique alors que dautres
souhaitent approfondir la biologie molculaire des plantes. Nous
continuons dans cette dition de doser lapproche classique et
linnovation en offrant aux lecteurs les connaissances de base sur
lanatomie et la viii Quoi de neuf? cent grandissant que met cette
dition sur lcologie mondiale est particulirement visible dans
lorganisation et le contenu de la huitime partie. Les changements
organisationnels com- mencent par le premier chapitre de la partie
(chapitre 52), qui senrichit dun nouveau concept cl (52.1): Le
climat de la Terre varie selon la latitude et la saison, et change
rapidement.
8. La prsentation au dbut du chapitre du caractre plantaire du
climat et de ses effets sur la vie fournit une base solide pour la
suite. Les nouveaux contenus apports aux chapitres 53 et 54 mettent
en lumire les facteurs qui limitent la croissance dmographique,
limportance cologique des maladies, les interactions positives
entre les organismes ainsi que la bio- diversit. Le chapitre 55
explore maintenant lcologie de la restauration avec lcologie des
cosystmes, puisque le succs des dmarches de restauration passe
obligatoirement par la Enfin, le nouveau titre du chapitre 56,
dernier de la partie et de louvrage, tmoigne de limportance combine
de la conserva- tion et de notre plante en changement : La biologie
de la conservation et les changements lchelle plantaire . Les
nombreuses figures Impact indites prsentes dans cette partie
montrent comment les cologistes appliquent les connais- sances
biologiques et la thorie de lcologie tous les niveaux pour
comprendre et rsoudre les problmes du monde qui les entoure.
comprhension de la structure et de la fonction des cosystmes. Quoi
de neuf? ix
9. 53.1 Aprs avoir lu une section, valuez vos connaissances en
c rpondant aux questions du Retour sur le concept. Rpondez-y
individuellement ou en groupe : vous vous familiariserez ainsi aux
questions types des examens. Les questions Et si ? vous invitent
mettre vos connaissances en pratique. De nouvelles questions
intitules Faites des liens vous demandent de relier des notions du
chapitre des notions apprises dans un chapitre prcdent. 53.2
Comment utiliser ce manuel Gros plan sur les concepts cls Chaque
chapitre est organis partir dun cadre de travail comprenant de 3 6
concepts cls qui vous permettront de ne pas perdre de vue
lessentiel et vous aideront mettre les ides secondaires en
contexte. Avant dentreprendre la lecture dun chapitre, consultez la
liste des concepts cls afin de vous orienter et de connatre les
ides matresses du chapitre. Chaque concept cl intitule une section
du chapitre. 53 Lcologie des populations m Figure 53.1 Quest-ce qui
fait fluctuer la taille dune population de moutons? ConCepts Cls
53.1 Des processus biologiques dynamiques influent sur la densit et
la dispersion des populations de mme que sur la dmographie 53.2 Le
modle exponentiel dcrit laccroissement dmographique dans un
environnement idal aux ressources illimites 53.3 Le modle
logistique dcrit comment laccroissement dmographique ralentit
lorsquune population atteint la capacit limite du milieu 53.4 Les
caractristiques des cycles biologiques sont le produit de la
slection naturelle 53.5 De nombreux facteurs rgissant la croissance
des populations sont dpendants de la densit 53.6 La population
humaine naugmente plus de manire exponentielle, mais crot nanmoins
rapidement tableau 53.2 Table de fcondit dune cohorte de
spermophiles de Belding (Spermophilus beldingi) de Tioga Pass
Nombre IntroduCtIon Le compte des moutons Sur lle accidente de
Hirta, en cosse, des cologistes tudient une population de moutons
de Soay (figure 53.1) depuis plus de 50 ans. Que vaut ces btes
lhonneur de faire lobjet de si longues tudes? En fait, les moutons
de Soay constituent une race primitive et rare, et sont les plus
proches parents vivants des moutons domestiques qui vivaient en
Europe il y a des milliers dannes. En 1932, dans lespoir de
prserver la race, des environnementalistes ont captur des btes sur
lle de Soay, le seul foyer de lespce lpoque, et les ont relches sur
Hirta, une le voisine. Les moutons y sont devenus dou- blement
prcieux puisquils fournissaient loccasion dtudier comment crot une
population animale isole lorsque la nour- riture abonde et quaucun
prdateur ne la menace. leur grande surprise, les cologistes ont
constat que, indpen- damment de ces conditions favorables, le
nombre de moutons sur Hirta changeait radicalement, parfois du
simple au double dune anne sur lautre. Pourquoi les populations de
certaines espces fluctuent-elles beaucoup, alors que celles dautres
espces changent peu? Pour rpondre cette question, il nous faut
puiser lcolo- gie des populations, une discipline qui tudie les
populations sous langle de lenvironnement. Lcologie des populations
explore linfluence de facteurs biotiques et abiotiques sur la
densit, la distribution, la taille et la pyramide des ges des
populations. Dans ltude des populations prsente au chapitre 23,
nous nous sommes attards sur la relation entre la gntique des
populations (la structure et la dynamique des patrimoines gntiques)
et lvolution. Les populations voluent au gr des effets que la
slection naturelle exerce sur les variations gntiques parmi les
individus, en modifiant la frquence des allles et des caractres au
fil du temps. Lvolution reste un fil conducteur tandis que nous
entreprenons, dans ce chapitre, ltude des populations dans un
contexte cologique. Nous aborderons ce chapitre en examinant
quelques-uns des aspects de la structure et de la dynamique des
populations. Nous explorerons ensuite les outils et les modles
quutilisent les cologistes pour analyser les populations, ainsi que
les fac- teurs qui rgulent labondance des organismes. Enfin, nous
examinerons certaines tendances rcentes quant la taille et la
composition de la population humaine la lumire de ces principes
fondamentaux. ConCept Des processus biologiques dynamiques influent
sur la densit et la dispersion des populations de mme que sur la
dmographie Une population est un groupe dindividus de la mme espce
vivant dans une aire gographique donne, un moment prcis. Ces
individus consomment les mmes ressources et sont influencs par les
mmes facteurs cologiques. De plus, la chapitre 53 Lcologie des
populations 1349 de la population moins que les rejetons ne
jouissent de conditions peu prs idales leur croissance et leur
survie. Cest ce que nous verrons dans la prochaine partie. moyen
Proportion dindividus Nombre Nombre de femelles par porte moyen
moyen ge ayant une (mles 1 de femelles de rejetons (annes) porte
femelles) par porte femelles* 0-1 0,00 0,00 0,00 0,00 1-2 0,65 3,30
1,65 1,07 2-3 0,92 4,05 2,03 1,87 3-4 0,90 4,90 2,45 2,21 4-5 0,95
5,45 2,73 2,69 5-6 1,00 4,15 2,08 2,08 7-8 1,00 3,85 1,93 1,93 8-9
1,00 3,85 1,93 1,93 9-10 1,00 3,15 1,58 1,58
Source:P.W.ShermanetM.L.Morton,DemographyofBeldingsGroundSquirrel,
Ecology65:1617-1628(1984).
*Lenombremoyenderejetonsfemellesestlaproportiondefemellesayantuneporte
multiplieparlenombremoyendefemellesparporte. Si vous arrivez
rpondre ces questions, cest que vous tes prt pour la suite. c donc
les populations en fonction des femelles qui donnent naissance de
nouvelles femelles. La manire la plus simple retour sur le concept
53.1 1. faites un dessin Chaque femelle dune certaine espce de
Poissons produit chaque anne des millions dufs. Dessinez la courbe
de survie la plus plausible pour cette espce et expliquez votre
choix. 2. et si? Comme le mentionne la figure 53.2, la technique de
capture-recapture suppose que les individus marqus ont autant de
chances dtre capturs que les individus non marqus. Dcrivez une
situation o cette supposition ne tiendrait pas et expliquez en quoi
cela modifierait lestimation de la taille de la population. 3.
faites des liens Comme le montre la figure 51.2a (p. 1294),
lpinoche trois pines mle attaque les autres mles qui empitent sur
son territoire de reproduction. Prsumez le mode de dispersion
probable des mles de cette espce et expliquez votre raisonnement.
Voir les rponses proposes la fin du chapitre. x Comment utiliser ce
manuel de dcrire le programme de reproduction dune population
consiste se demander comment lefficacit de la reproduc- tion varie
avec lge des femelles. Une table de fcondit est un recensement par
ge des taux de fcondit, dans une population. La meilleure faon den
tablir une consiste mesurer lefficacit de la repro- duction dune
cohorte de la naissance jusqu la mort. Pour concept Le modle
exponentiel dcrit laccroissement dmographique dans un environnement
idal
10. Opisthochontes Eumyctes la frquence des malformations
congnitales? risque de malformation du tube neural chez des femmes
qui avaient eu au moins quatre semaines avant de concevoir. Le
groupe tmoin, lui, 3. et si ? Supposez quun animal en captivit Les
enzymeszoo) qui mangeLaabondammentdADN. Dans lastructure et la
rplication dune molcule des Animauxnutrition prsente(dans un
(chapitre (chapitrepour examiner comment lADN est emball dans les
chromosomes qui transmettent linformation gntique. Substrats dans
dequantits, dans cette enzyme 1atteints000 )m (8 m figuresupplments
tlomres. Les extrmits de lADN des Eucaryotes16.21 Les vitaminiques
(groupecomportent des squences rptitives non codantes, appeles
tlomres. exprimental) retardant lrosion des gnes situs prs des
extrmits des 16.2 41.2Eumyctes sans reproduction sexue sous le
vocable Deut- romyctes (du grec deutero, second, et mycete, champi-
3. faites des liens Quelle est la relation entre Les
laprincipalesdeparfait fait rfrence aux stades sexusbotanique, le
terme tapes du traitementrplication lADN et la phase S du cycle de
cycleset si ? dveloppement).12.6,Ds lors quun mycologuedes la
nourriture sont lingestion,de 4. Si lADN pol I dans une cellule
donne Le cycle cellulaireabsorptionrplication de lADNla digestion,
lembranchement auquel correspondentl La et lliminationest dplace
vers structures
reproductrices.prsentdterminer(chapitretaxonMaintenant que nous
avons nutritionnelsquel 204Les tlomres 12 (5,9%) illustration
dansdes Animaux, lesprsentant les vueclasss, tapes du
traite-dcrirons nonprincipalesla leurs 16.17,recourir aux de
quatre:gntiques main-au nombrelendroit o pol Iment defigure
absorption sur le brin (figuredu ). Laagirait disposition.tenant
diminuaient lecentaine de paires de bases chaque fois. LADN Voir
les rponses proposes la fin du chapitre. Ces rsultats combins
donnent penser que, chez les Ani- proprement parler. Autrement dit,
lingestion est le mca- 31.2 6.5les cellules somatiques qui se sont
divises un grand nombre indpendamment, partir danctres
unicellulaires diffrents.RticulumLa figuresur le montre et
classifie les modes dingestion appa-41.6 concept 16.3 quivalent.
retour CONCEPT n lules cultives. Certains pensent que les tlomres
raccourcis les scientifiques estiment que les anctres
desphotosynthtique et desAnimaux Les mitochondries et les
chloroplastes Enveloppe alimentaires des liensespce animale figures
31.5 netest gure1. faites dune Comparez les lautre, il 13.6
convertissent lnergie dune formeby periconceptional vitamin
supplementation, LancetFCONDATION MIOSE 315: 339-340
(1980).seraient en quelque sorte relis au processus de
vieillissement Un chromosome est constitu daDN ettonnant286). En
cedqui concernevariations dans les stratgies(p. dobserver
importantes ltat haplode par Eumyctes ont diverg pour former des
lignes distinctes il y une autre de plusieurs tissus,a voire
suitelorganismetudes pour dterminer siOn par la de effectu des
lui-mme. aLesenviron 1transforment lnergie puise dansToutefois, les
plus anciens fos-milliard dannes. de protines regroups endes
Eumyctesun complexesupplments dacide folique prvenaient les gnomes
doivent ture. Nous nous intresserons surtout aux processus communs,
siles dEumyctes incontests datent denviron 460 millionsdveloppement
des humains ronnement par lintermdiaire des mitochondries et des
Anctre descellules nucloprotiquedemeurerprimipares (femmes inchangs
premire ils2n passent unpratiquement dont 2cnest la
quandZygotegrossesse). Pourddci- deucaryotes quiseulementlnergie
capte31.9). Cet cart pourrait sexpli-annes convertissent (figure en
formes uti-en prenant toutefois le temps dexplorer certaines
adaptations chez les diffrent-ils? individunombre descendants
pendant information additionnelle lesder du ses de sujets requis,
de quelle de nombreuses gnra- lisables par la cellule. Les
mitochondries sont le site de la quer parcellulaire arobie, unles
anctres microscopiques des Eumy-le fait quedes rgimes alimentaires
ou environnements particuliers. La La digestion principalela
deuxime tape du traitement decomposante constitue du gnome dans la
plupart deschercheurs avaient-ils besoin? des cellules
reproductrices se rac- Lanourriture. Elle consiste dcomposer les
aliments en mol-miose une molcule dADN bicatnaire de forme cir-Les
EumyctesBactries deux champignons que vous avez trouvs en lnergie
des glucides, des lipides et dautres substances. courcissaient
chaque multicellulairecycle cellulaire, des gnes essentiels la Les
chloroplastes, des organites propres aux Vgtaux etdiplode
(chapitreendroits (chapitrecorps.malformation tre absents
desmalnutrition avant le dbutsui-finiraient par rsultait dune
gamtes des gnrations cules suffisamment petites de tre absorbes par
lede aux Algues, sont le site de la photosynthse. Ils convertis-
Leslnergie solaire en nergie chimique en absorbantdes
eumyctes?microsporidies sont-elles la Eucaryotenonsent appelonsils
sont identiques. Formulezgnralement prcdemontre qui se produit, car
la tlom-la grossesse. Commenleest pas cela figure 41.4, ce
chercheur a cette structure chromosome bactrien, bien quellevantes.
Toutefois, ce Cette dcomposition chimique est deux hypothses lumire
et en lutilisant pour procder la synthse de com- soit trs diffrente
desexpliquer ce rsultat.rase, une enzyme particulire possdant
rduisaient consi-constat que les supplments vitaminiquessa propre
matrice plausibles pour unEn plus de remplir des fonctions
apparentes, les mitochon-autre groupe dorganismes est troitement
apparent auxsont en effet constitus de molcules dADN linaire asso-
reproductrices eucaryotes. Elle restaure ainsi leur longueurtudes
lui ont fourni des donnes probantes indiquant quil dE. coli
comprend environ 4,6 millions de paires de nuclo-originale et
compense lesenraccourcissements successifs que lesacide folique
(vitamine B Cette Nous traiterons galement, dans cette section, des
peroxy- somes, organites oxydatifs dont lorigine volutive et les
dcouverte fut confirmeau cours de leur rplication.partir dechanes
dADN subissent par dautres chercheurs. Dans la tides dont une
partie compose quelque 4 400 gnes. Il relations avec les autres
organites font encore lobjet de dbats. Entre des molcules Faites
des liens avec lvolution, Animauxdes(etmitochondries et des
chloroplastes dans les cellules eucaryotes.Selon cette thor ctres
des mitochondries taient des procaryotes contient donc 100 fois
plus dADN qulesces donnes,cellules somatiquestats-Unis ont commenc
estplupart des humaines, la tlomrase enle Canada et les de
nutriments dans 31.3mais 1 000 fois moins cellules decellule
somatique humaine. Ilquune lorganisme1998 exiger quonactivit
danslacidecellules reproductricesinactive, mais son les proches
photosynthtiques arobies, et les anctres des chloroplastes, des un
thme fondamental de la biologie. ajoute de folique aux produits
concept Les origines volutionnaires Digestionreste que cela
reprsente beaucoup dADN emballer dans des mitochondries et des
chloroplastes craliersdes tlomresnotamment maximale dans le
zygote.lautilise dans ANCTREmcanique Les similarits que les
mitochondries etNucleariidaeun rcipient aussiDigestionpetit. les le
processus par lequel lendosymbionte est devenu un organite. Lanctre
desdune cellule dE. coli mesurerait environeumyctes tait un
Protistefabrication du pain et des crales.tlomres protgeraitontLe
raccourcissement normal des Des tudes de suivi du FLAGELL chimique
Recherchez ces bandeauxdmontr que ce programme rduit
effectivementdpasser uncancer en empchant les cellules somatiques
de la aquatique,deunicellulaireest 500 fois plus grand queun
millimtre longueur, ce qui et flagell LADN dploy
UNICELLULAIRElendosymbiose (figure 6.16). Selon cette frquence des
anomalies du (de 50neural. La micro-certain nombre de divisions
tube qui soulignent dans chaque chapitrela taille de la cellule
elle-mme. Cependant, lintrieurlade lachirurgie grossestechniques
prsentent mdicale ultra-tlomresnant de et les tumeurs dimagerie
souvent des bactrie, certaines protines forcent le chromosome
sdigestionenrou- les parties traitant de la dimensionanormalement
souventcommevedette lorsquondansentend de cel- et de la systmatique
molculaire donnent un aperu de ler en hlice, puis en superhlice,
pour se condenser au point volutive du sujet.de noccuper finalement
quune partie du volume de la bac-changement dans lalimentation,
commelautodestruction dessement progressif pourrait mener lajout
dacide folique reconnaissent aujourdhui que les Eumyctes et les
Animaux trie. Contrairement au noyau3 dAbsorptionune cellule
eucaryote, cetteou la consommationPointintressant,reprsente
galement ga-cellules tumorales. les chercheurs ont unede riz dor,
sont plus troitement apparents les uns aux autres quils ne 6.5
molculaires indiquent que les Nucleariidae,leurs rles.Ici, nous
traiterons surtout de leur structure rgion dense o sequatre tapes
du traitement de la nourriture.trouve lADN dans une bactrie, et que
Des donnesaccepte) plus en profondeur au chapitre 25, un groupe
degrande avance en matire de santcellules somatiques canc-lement
montr que la plupart des humaine. m figureaux Vgtaux ou la plupart
des autres Eucaryotes. et deendoplasmique nant largement reuses
contiennent de la tlomrase. Cette dcouverte semble mitochondries et
les chloroplastes, nest pas dlimite parEnveloppe enve-lon appelle
nuclode une Protistes unicellulaires,le modle quparentspropose
concorde plus proches des Eumyctes. Les trois
lignescaractristiquesmenant aux Chytridiomyctes indiquent quil:Les
avec plusieurs loppe membraneuse (voir la
figureAbsorptiondp.procaryote6.5, un 107). parallles des
mitochondries et des indiquer que la capacit de cette enzyme
stabiliser la lon-convertissent lnergie dune forme nuclaire Les
mitochondries gueur des tlomres permettrait ces cellules cancreuses
deune autreorigine des eumyctesL Les chromosomes des
Eucaryotesmitochondrie constitus chacun pourrait sagircomme groupe
paraphyltique.intra-seule membrane, dun le sont les organites du
rseau1022 SEPTIME PARTIE Anatomie et physiologie animales des
convertisseurs dnergie chimiquearobie,sont cellulaire de membranes,
les mitochondries et les chloroplastes On trouve des mitochondries
dans presque toutes les cellu- ronnement par lintermdiaire moyenne
deet1,5 3 108 paires de nuclotides. Ilmain, uneun anctre flagell.
Il est vrai que la majorit desAnctre des mitochondries des draient
dcaractristique de nombreuses cellules cancreuses, tout comme
cneux.) Or, tout31.9 Des hyphes et ancestraux quifigure indique que
les procaryotes quune seule, qui est volumineuse, mais la plupart
en com-descellules sEumycteslnergie capte en formes uti-de
flagelles, mais on en observeeucaryotesagit dunesont dpourvusnorme
quantit dADN, compte tenu de la lon-(cellulehte) des spores
dEumyctes fossiliss externes, et les souches immortelles de
cellules cultives (voir le cha- eucaryotes qui convertissent
lisables par la cellule. Les mitochondries sont le site de la
gueurarobie, un processus lignes qui semblent avoir t les
premiresdun chromosome condens. Si on droulait compl-pitre 12). Si
la tlomrase joue un rle aussi important quonrespiration cellulaire
certaines des mtabolique quichezle les Procaryotes, lesmillions
dannes diverger (les Chytridiomyctes, dont il sera question plus
Absorption quelque 460de mme que des molcules dADN
circulaireglucides, des lipides et dautres substances. utilise de
loxygne pour produire de lATP en extrayant lnergie des (MP). loin
dans le chapitre). De plus, la plupart des Protistes quiLes
chloroplastes, des organites propres aux Vgtaux et Les bases
molculaires de lhrdit 369aux Algues, sont le site de la
photosynthse.16Ils convertis-chapitre sent lnergie ont un
anctrechimiquecommun avec les Animaux et les Eumyctes chapitre 6
Exploration de la cellule 119 Eucaryotenonsolaire en lumire et en
lont aussi des flagelles. Les squences dADN indiquent que
cesutilisant pour procder la synthse de com- trois groupes
dEucaryotes, soit les Eumyctes, les Animaux et leurs parents
Protistes, forment un clade (figure 31.8). Nous nous en
discuteronslavons mentionn au chapitre 28, les reprsentants de ce
clade sont origineOpisthochontes (du grec opisthenEucaryoteensomes,
organites oxydatifs dont lles , photosynthtique mresconclusion
Cette l a de les supplments ; ils per- tudes ontGamtesmontr nles
court dansmire grossesse. sy n rues chez pour ltat lesdiplode, quoi
de la de sepour produire en extrayantutilise loxygneOrganisme et
partir de dioxyde deposs les comme les dARN, catalyserisque de des
du tube Ddans les autres ;dries les il seune origine bien quilde
les rponses de la finLe chapitre. sagit proprescel- lules des subi
unde la nombre dePourtant, unCesimple dans la cellule, m figure
31.8 Lesdes chloroplastes. par lesquels dune lnergie puise leur
envi-Les Selon ladouble hlicedansdADN linaire contient, lhu-
adatant et des chloroplastes. des arrire). Ce nom fait rfrence
deslemplacementchloroplastesflagelle,cellules eucaryotes. qui se
trouve dans la partie postrieurethorie, lescesarobies, et les
anctres des chloroplastes, desde organismes et Les origines
volutionnaires des mitochondries et des chloroplastes 744similarits
que les mitochondries etdiversit biologique travers
lvolutioncinquime PARTie LavOluTiON Les les Faites des liens entre
les concepts En reliant le contenu dun chapitre des notions que
vous avez apprises plus tt, les questions Faites des liens vous
aident mieux comprendre les principes de la biologie. . figure 41.4
InvESTIgATIon Lalimentation a-t-elle une incidence sur Complexe
enzyme-substrat eXprience Richard Smithells, chercheur la
University of Leeds, en Angleterre, a tudi leffet dune
supplmentation vitaminique sur le Enzyme un ou plusieurs bbs
prsentant une telle anomalie. Il a rparti ces femmes en deux
groupes: le groupe exprimental comprenait celles qui avaient
planifi leur grossesse et commenc prendre des multivitamines
Produits comprenait les femmes qui ne prenaient pas de supplments,
notamment celles qui avaient refus de le faire et celles qui taient
dj enceintes. Smithells a ensuite not le nombre de cas danomalies
du tube neural retour sur le concept 41.1 2. faites des liens
Relisez la section sur le rle des enzymes dans les ractions
mtaboliques, abord au concept 8.4 (p. 169-175). Ensuite, expliquez
pourquoi les vitamines sont ncessaires, en trs croit petites
nombreux cancers,lalimentation. pourrait servir de cible pour le
diagnostic du cancer et pour la chimiothrapie. Jusquici, dans le
prsent chapitre, vous avez tudi la chercheur pourrait dterminer le
nutriment essentiel qui manque lalimentation de cet animal. parmi
les bbs des femmes des deux groupes. rsultats Nombre de Nombre de
bbs ou ftus bbs ou ftus Groupe tudis Avec 141 1 (0,7%) Le colorant
orange marque les tlomres de ces chromosomes de souris (MP). Sans
supplments vitaminiques (groupeexcutent leur fonction de protection
en tmoin) molcules dADN. Comme lillustre la figure 16.20, les tlo-
Voir les rponses proposes la fin du chapitre. RetouR suR le concept
concept gnon) ou, plus communment, Eumyctes imparfaits (en
cellulaire? Voir la figure page 262. dcouvre un stade sexu chez lun
de ces Eumyctes, lespce tait non fonctionnelle, comment cela
influerait-il sur synthse dun brin directeur? Sur
appartiennentnousEumyctesune densemble mycologues peuvent
dsormaisaliments,indiquez techniqueslADNlingestion, la
digestion,leurnormalementlliminationdirecteur 41.5haut. pre- qui
joue donc un rle de propulsion de la cellule plutt quun rle de
traction, comme cest le cas pour les flagelles placs en avant. Des
squences dADN indiquent aussi que les Eumyctes sont plus troitement
apparents plusieurs groupes de Pro- tistes unicellulaires quaux
Animaux, ce qui laisse penser que lanctre des Eumyctes tait un
organisme unicellulaire. Lun de ces groupes de Protistes, les
Nucleariidae, rassemble des amibes qui se nourrissent dalgues et de
bactries. Les donnes gntiques indiquent en outre que les Animaux
sont plus troitement apparents un autre groupe de Protistes
raccourcissenttudeissuemontr chaque rplicationvitaminiques mire
tape, lingestion, est lacte de manger ou de se nourrir (les
Choanoflagells) quaux Eumyctes ou aux Nucleariidae. draient une
risque danomalie du tube neural, du moins aprs la pre- tlomrique,
on Des attend,deestsuivignralementqueplus supplments nisme par
lequel la nourriture est introduite dans lorganisme. maux et les
Eumyctes, la multicellularit sest dveloppe contenant uniquement de
lacide folique exeraient un effet protecteur Noyau endoplasmique de
fois, par exemple chez les individus gs et dans les cel- concept
les Animaux. Compte tenu de la diversit des sources Se fondant sur
les horloges molculaires (voir le chapitre 26), source R. W.
Smithells et al., Possible prevention of neural-tube defects
Absorptiondunprocaryote nuclaire non arobie,quidevient
unemitochondrie et si ? employesoppositionextraire composantes
utilescycles denourri- organismes leur envi- Mitochondrie
chloroplastes. Ce sont, en effet, ces organites des cellules
eucaryotes (cellulehte) respiration processus mtabolique qui tions?
Si les chromosomes Mitose 2. et si ? Vous prlevez des chantillons
dADN ctes terrestres modernes lATPsont rarement fossiliss.
Absorption dunprocaryote photosynthtique Aumoins unecellule
Chloroplaste photosynthtique chromosomes eucaryotes. Ces derniers
OutreorganiquesAnimauxglucidesles Protistes comme les Nucleariidae,
carbone et deau. drablement le llongationmalformationtlomres
neural. cellules cies Voirgrandes quantitsproposesprotines.
duchromosome Eumycteschloroplastes ont pourraitvolutive communeen
fasse partie. Il Mitochondrie nous en discuterons brivement avant
daborder leur structure. Eucaryotephotosynthtique m Figure 6.16 La
thorie endosymbiotique de lorigine un virus ordinaire, leurs
procaryotes photosynthtiques. Les grandes flches indiquent le
change- ment au fil de lvolution; les petites flches dans les
cellules montrent vOluTiON chloroplastes prsentent avec les
bactries sont lorigine de (hydrolyse thorie, un anctre lointain des
cellules eucaryotes a absorb attaches leurs membranes internes.
LADN contenu dans 80). Les cellules prove- enzymatique) Rsidus une
cellule procaryote non photosynthtique arobie. Avec ces organites
programme la synthse de plusieurs de leurs de le temps, la cellule
absorbe a tabli une relation avec laChytridiomyctesprotines,
lesquelles sont fabriques sur les riboso- Les observations faites
dans les domaines de la palontologie lule hte, devenant ainsi un
endosymbionte (une cellule qui mes contenus dans ces organites.
Troisimement, les mito- vit dans une autre cellule). Au fil de
lvolution, la cellule chondries et les chloroplastes sont des
organites autonomes hte et son endosymbionte ont fusionn pour ne
former (relativement indpendants) qui croissent et se reproduisent
parlerayantprogrs grandmdecine. divisions. raccourcis- lvolution
primitive des Eumyctes. Les systmaticiens quun seul organisme, soit
une cellule eucaryote renfermantAutres Eumyctes ce qui concorde
galement avec une origine une mitochondrie. Au moins lune de ces
cellules a acquis un cellulaire. procaryote photosynthtique,
devenant ainsi lanctre des cel- Aux chapitres 9 et 10, nous
expliquerons les processus 1 Ingestion 2 Digestion 4 limination
lules procaryotes contenant Eumyctes et leurs parents proches.les
mitochondries et les chloroplastes transfor- Rticulum NoyauNous
discuterons la thorie de lendosymbiose (mainte- ment lnergie.
CONCEPT nonphotosynthtique chloroplastes. Premirement, plutt que
dtre entours dune quidevient une survivre. Une capacit de division
cellulaire illimite serait uneorganismes transformentsystmatique
phylogntique,quiles Eumycteschezdescen- typiques sont recouverts de
deux membranes. (Les chloro- les eucaryotes, dont celles des
Vgtaux, des Animaux, des plastes ont galement un systme interne de
sacs membra- Eumyctes et des Protistes. Certaines cellules nen
contiennent Mitochondrie chloroplastes. Ce sont, en effet, ces
organites des cellules ont t absorbs possdaient deux membranes
portent des centaines, voire des milliers. Leur nombre dpend que
ces dernires sont devenues les doubles membranes des gnralement de
lactivit mtabolique de la cellule. Par mitochondrieslOrdovicien, il
yDeuximement, comme exemple, les cellules mobiles et les cellules
contractiles ont mitochondries et les chloroplastes reclent
proportionnellement plus de mitochondries par volume que
dunprocaryote ribosomes les cellules moins actives. photosynthtique
Aumoins unecellule Chloroplaste photosynthtique poss organiques
comme les glucides partir de dioxyde de carbone et deau. En plus de
remplir des fonctions apparentes, les mitochon- dries et les
chloroplastes ont une origine volutive commune; Mitochondrie Nous
traiterons galement, dans cette section, des peroxy- volutive et
les relations avec les autres organites font encore lobjet de
dbats. m Figure 6.16 La thorie endosymbiotique de lorigine
chloroplastes prsentent avec les bactries sont lorigine de Selon
cette anctres des mitochondries taient des procaryotes non
photosynthtiques procaryotes photosynthtiques. Les grandes flches
indiquent le change- ment au fil de lvolution; les petites flches
dans les cellules montrent le processus par lequel lendosymbionte
est devenu un organite. 50 m (180 ) Comment utiliser ce manuel xi
la thorie de lendosymbiose (figure 6.16). Selon cette thorie, un
anctre lointain des cellules eucaryotes a absorb une cellule
procaryote non photosynthtique arobie. Avec le temps, la cellule
absorbe a tabli une relation avec la cel- lule hte, devenant ainsi
un endosymbionte (une cellule qui
11. attaches leurs membranes internes. LADN contenu dans ces
organites programme la synthse de plusieurs de leurs propres
protines, lesquelles sont fabriques sur les riboso- mes contenus
dans ces organites. Troisimement, les mito-
12. est un change constamment mesure que dautresligand se lie
ce type deenrichissentforme. Lorsquun dcouvertes pntrer ou non des
ions tels quecomprhension.notre Na , K ou Ca . Comme L Les
rcepteursdecoupls un canal ionique canal ionique ouverture rgule
par un ligandUn Les figures Investigation montrent do
viennentessentiel connaissances prsentant Rcepteur coupl un canal
comment lespeut dterminer la polarit de lovocyte etunechercheurs
conoiventde lembryon. Troisimement, on a dmontr quun gradient
plasmique en tirent des conclusions. Canal protique . ouvert
Pourquoi cest important c INVESTIGATION montre la pertinenceBicod
est-il un morphogne de la recherche. de la drosophile? cellulaire
Pour en savoir plus propose des suggestions Canalde lecture. c
analys lexpression du gne bicod. Les chercheurs ont mis lhypothse
selon laquelle le gne bicod code normalement pour un morphogne qui
Une question (Et si ? c ou Faites des liens) vous invite la
rflexion. Les canaux ioniques ouverture rgule jouent un rle crucial
lectrique plutt que par un ligand; ces canaux ioniques dits
sesnombre despces,la posi tion des extrmits chez un Exercez votre
raisonnement scientifique . figure 11.8 Les nouvelles figures
Impact prsentent c les consquences dcouvertes rcentes en biologie
et montrent que celle-ci type de rcepteur membranaire qui possde un
canal protique servant dcluse quand le rcepteur change de rcepteur,
le canal protique souvre ou se ferme de manire slective pour faire
1 1 21 les autres rcepteurs que nous venons dtudier, les rcepteurs
coupls un canal ionique fixent leur ligand sur un site particulier
de leur domaine extracellulaire. impact Dtermination de la
structure dun rcepteur coupl une protine G (rcpG) es RCPG sont
flexibles et instables, de sorte quon a eu du mal les cristalliser,
une tape essentielle pour dterminer leur structure par
radiocristallographie. Cest pourtant ce que viennent de russir les
cher- cheurs pour le rcepteur b2-adrnergique humain en prsence dun
ligand (en vert dans la modlisation ci-dessous) similaire au ligand
natu- rel et de cholestrol (en orang), qui stabilise suffisamment
le rcepteur pour quon puisse en dterminer la structure. Cette
modlisation montre deux molcules rceptrices (en bleu) en forme de
ruban dans une mem- brane plasmique (en coupe transversale). 1 Ici,
on voit un rcepteur coupl un canal ionique qui demeure ferm jusqu
ce quun ligand se lie lui. Molcule de signa- lisation (ligand)
Canal protique ferm Ions Rcepteurs 2-adrnergiques Molcule similaire
au ligand affirmant morpho- mbryon et es biochi- hypothse ne appele
osition de e question ines pro- dans une ncentr re 18.22). e
protine ieure vers concentra- on la plus ltats sont ine Bicod de la
dro- us prcise, ns diverses bicod (par du, la pro- n de struc-
volution- a men re au bon plans dor ent diff- ance des oppement. ie
le rle Queue Membrane ionique ouverture rgule de morphognes par un
ligand exprience, interprtentgrand rsultats et comme les premiers
embryologistes lavaient pens. 2 Quand le ligand se fixe au
rcepteur, le canal souvre un ion particulier. Ce passage provoque
une modification . Figure 18.22 immdiate de la concentration de cet
ion dans la cellule. qui dtermine lextrmit antrieure Ce changement
peut Rponse influer directement sur certaines fonctions
cellulaires. EXPRIENCE En suivant une approche gntique pour tudier
Droso- phila melanogaster, Christiane Nsslein-Volhard et ses
collgues du Labo- ratoire europen de biologie molculaire
Heidelberg, en Allemagne, ont 3 Quand le ligand se protique ferm
dissocie du rcepteur, le canal protique spcifie lextrmit antrieure
(tte) de lembryon. Pour confirmer cette se referme et bloque
hypothse, ils ont utilis des techniques danalyse molculaire pour
loca- le passage aux ions. liser lARNm et la protine code par ce
gne dans luf fcond et le jeune embryon des drosophiles de phnotype
sauvage. RSULTATS LARNm bicod (en bleu fonc) est confin lextrmit
antrieure de lovocyte de deuxime ordre. Plus tard dans le dveloppe-
ment, les cellules lextrmit antrieure de lembryon contiennent
unedans le systme nerveux. Par exemple, les neurotransmetteurs
concentration leve de la protine Bicod (en orang fonc). agissant
comme ligands et librs la synapse reliant deux neu- rones (voir la
figure 11.5b) se lient aux canaux ioniques de la 100 mcellule
rceptrice, ce qui fait ouvrir ces canaux. Les ions entrent Extrmit
antrieure alors (ou parfois sortent) et dclenchent un signal
lectrique qui se propage sur toute la longueur de la cellule
rceptrice. Louver- ture de certains canaux ioniques est rgule par
un potentiel Fcondation, traduction de tensiodpendants jouent
galement un rle crucial dans le fonc- lARNm bicod tionnement du
systme nerveux, comme nous le verrons au ARNm bicod dans lovocyte
Protine Bicod chapitre 48. mature non fcond dans le jeune embryon
faites des liens Examinez la protine canal ionique que montre la
figure 7.1 (p. 139) et lisez le passage qui en traite la page 150.
Membrane plasmique Cholestrol POURQUOi Cest iMPORtant On trouve le
rcepteur b2-adrnergique dans les cellules des muscles lisses du
corps, et ses formes anormales sont associes des maladies comme
lasthme, lhypertension et linsuffisance cardiaque. Les mdicaments
quon utilise actuellement pour traiter ces mala- dies ont des
effets indsirables, et les progrs de la recherche pourraient mener
la mise au point de meilleurs traitements pharmaceutiques. De plus,
comme les RCPG prsentent des similarits structurelles, ces travaux
sur le rcepteur b2-adrnergique contribueront la mise au point de
traitements pour des maladies associes dautres RCPG. POUR en saVOiR
PlUs R. Ranganathan, Signaling across the cell mem- brane, Science
318: 1253-1254 (2007). et si ? Dans le modle ci-dessus, le rcepteur
est inactiv; il nest pas li une protine G. Comment pourrait-on
obtenir une cristallisation de protine qui rvlerait la structure du
rcepteur pendant quil communique activement avec lintrieur de la
cellule? du signal. Dautres rcepteurs intracellulaires jouent leur
rle en activant des enzymes, mais la majorit fonctionne de la mme
manire que le rcepteur de la testostrone, la diff- rence que
beaucoup dentre eux logent dj dans le noyau (comme les rcepteurs
des hormones thyrodiennes). Il est intressant de noter la similarit
de structure de plusieurs rcepteurs intracellulaires. Cette
similitude voque une ori- gine commune au regard de lvolution. Au
chapitre 45, nous examinerons en dtail les hormones qui se fixent
aux rcep- teurs intracellulaires. Quel type de signal ouvre ce
canal ionique ? Selon linformation fournie 8 ci-dessus, de quel
type de canal ionique sagit-il ? chapitre 11 La communication
cellulaire 241 250 m (150 ) ARNm bicod dans lovocyte mature non
fcond Protine Bicod dans le jeune embryon CONCLUSION La
localisation de lARNm bicod et le gradient diffus de Queue la
protine Bicod observs plus tard confirment lhypothse selon laquelle
la protine Bicod est un morphogne qui code pour la formation des
ment e sauvage minaux (A) ype mutant e lextrmit structures
spcifiques la tte. SOURCES C. Nsslein-Volhard et al., Determination
of anteroposterior polarity in Drosophila, Science 238:1675-1681
(1987); W. Driever et C. Nsslein-Volhard, A gradient of bicoid
protein in Drosophila embryos, Cell 54: 83-93 (1988); T. Berleth et
al., The role of localization of bicoid RNA in organizing the
anterior pattern of the Drosophila embryo, EMBO Journal 7:1749-1756
(1988). ET SI ? Supposez que lhypothse formule ci-dessus est
valable. Quarriverait-il si vous injectiez de lARNm bicod dans
lextrmit ant- rieure dun ovocyte de deuxime ordre provenant dune
femelle ayant subi une mutation rendant inefficace le gne bicod?
Aprs avoir pris connaissance de lexprience, valuez votre capacit
danalyse en rpondant une question hypothtique (Et si?). Pour
vrifier votre comprhension, voyez les rponses b proposes la fin du
chapitre. xii Comment utiliser ce manuel
13. 1m (10000) 0,25m (84000) 0,5m (50000) 100 m du carbone a)
se dissocier (sioniser) dans un milieu intra- plasmique Clathrines
tudiez les figures tout en lisant le texte . Figure 5.15 Rsum des
fonctions des protines. Protines enzymatiques Fonction: Acclration
slective de la vitesse des ractions chimiques Exemple: Les enzymes
digestives catalysent lhydrolyse des liaisons dans les aliments.
Enzyme Protines dentreposage Fonction: Mise en rserve dacides amins
Exemples: La casine, une protine du lait, constitue la principale
source dacides amins des petits des Mammifres avant leur sevrage.
Les Vgtaux emmagasinent des protines dans les graines. Lovalbumine
est la protine Protines de dfense Fonction: Protection contre la
maladie Exemple: Les anticorps inactivent et aident dtruire les
virus et les bactries. Anticorps Virus Bactrie Protines de
transport Fonction: Transport de substances Exemples: Chez les
Vertbrs, lhmoglobine, une protine sanguine contenant du fer,
transporte le dioxygne des poumons vers les diffrentes parties de
lorganisme. b Grce une nouvelle organisation visuelle, vous verrez
les catgories importantes dun seul coup dil. du blanc duf; elle est
employe comme source dacides amins par lembryon de loiseau en
dveloppement. Protine de transport Ovalbumine Acides amins pour
lembryon Protines hormonales Fonction: Coordination des activits
dun organisme Exemple: Linsuline, une hormone scrte par le pancras,
provoque labsorption de glucose par dautres tissus, contribuant
ainsi la rgulation de la concentration de glucose dans le sang.
Membrane cellulaire Protines rceptrices Fonction: Raction des
cellules des stimulus chimiques Exemple: Les protines rceptrices
intgres la membrane dune cellule nerveuse dtectent les molcules
messagres mises par dautres cellules nerveuses. Les Panoramas
combinent le texte etles lments visuels, et optimisent votre
apprentissage. . Taux de glycmie lev Scrtion dinsuline Taux de
glycmie normal Molcules messagres . Figure 7.22 Panorama
Lendocytose dans la cellule animale Protines contractiles et
motrices Protines structurales Fonction: Mouvement Exemples: Les
protines motrices permettent de faire onduler les cils et les
flagelles propulsant de nombreuses cellules. Lactine et la myosine
sont des protines servant la contraction des muscles. Fonction:
Soutien Exemples: La kratine est la protine des griffes, des
cailles, etc. Certains in utilisent des fibres de soie pour constru
et llastine composent la structure fib Phagocytose Pinocytose
Endocytose par rcepteur interpos LIQUIDE EXTRACELLULAIRE Actine
Myosine Pseudopode Soluts Rcepteur Tissu musculaire Tissu
conjonctif (1200 ) 60 m (1000 ) Membrane plasmique Ligand Clathrine
classe les acides amins selon les proprits de leur chane acide,
portent une chane latrale ayant un groupement latrale. Le premier
groupe est constitu de ceux qui portent une chane latrale non
polaire et hydrophobe. Le deuxime groupe runit ceux qui ont une
chane latrale polaire, donc hydrophile. Dans le troisime groupe
figurent les acides ami- ns dits acides et ceux dits basiques. Les
premiers, qui sont les carboxyle qui a tendance (quoique plus
faiblement que celui Nourriture cellulaire, qui a un pH de 7
environ; en consquence, la ou autre charge de la chane est
gnralement ngative. Les deuximes particule (les acides amins
basiques) ont une chane latrale de charge Puits tapiss Vsicule
enrobe deux seuls acides amins dont lappellation dbute par le mot
86 premire partie La chimie de la vie gnralement positive, un atome
dazote ayant accept un Lendocytose par rcepteur interpos permet la
cellule de faire entrer rapidement de grandes quan- tits de
substances spcifiques, mme si ces dernires ne sont pas trs
concentres dans le liquide extracel- lulaire. Des protines
senfoncent dans la membrane; Certaines illustrations jouissent dun
c traitement graphique de type 3D qui vous aide bien voir les
structures biologiques. Vacuole digestive CYTOPLASME Au cours de la
phagocytose, une cellule laisse entrer une particule en lentourant
de ses pseudopodes et lemballe dans un sac membraneux appel
vacuole. Celle-ci fusionne avec un lysosome rempli denzymes
hydrolytiques qui digrent la particule. Vsicule Dans la pinocytose,
la cellule absorbe des gouttelettes de liquide extracellulaire dans
de minuscules vsicules. Ce nest pas du liquide lui-mme que la
cellule a besoin, mais des molcules dissoutes dans les goutte-
lettes. Comme tous les soluts prsents dans les gouttelettes sont
englobs sans discrimination, la pino- leurs sites rcepteurs
spcifiques sont exposs au liquide extracellulaire et des substances
extracellu- laires appeles ligands sy lient. Les protines rcep-
trices viennent sagglomrer dans des zones de la membrane appeles
puits tapisss dont la couche cytoplasmique (interne) est recouverte
de clathrines. Chaque puits tapiss se referme ensuite sur lui-mme
pour former une vsicule contenant des molcules de ligands. Notez
que les molcules lies (en violet) sont relativement plus abondantes
dans les vsicules que les autres molcules provenant du milieu
extracellu- laire (en vert). Une fois les substances libres des
vsicules, les rcepteurs retournent la membrane plasmique par les
mmes vsicules. cytose ne constitue pas une forme de transport
slectif. Pseudopode dune amibe Membrane Bactrie Vacuole digestive
Amibe ingrant une bactrie par phagocytose (MET) La micrographie
lectronique montre des vsicules (flches) en cours de formation dans
une cellule de lpithlium dun capillaire, un petit vaisseau sanguin
(MET). En haut: Puits tapiss En bas: Vsicule enrobe en formation
durant lendocytose par rcepteur interpos (MET) 154 DEUXImE ParTIE
La cellule Comment utiliser ce manuel xiii
14. 22Rvision du chapitRe 350 000 espces. (En fait, prs deRsUM
dEs concEPTs cls deux 22.1 La thorie de Darwin a rvolutionn lide
dune terre jeune et peuple despces immuables (p. 524 526) Le
scarabe qui setient surala tte et seslesnombreux prochesson temps
en soutenantque lunit et la diver sit des espces pouvaient
sexpliquer par uneparents illustrent trois observations sur le
vivant: la vie dans leur environnement*;, qui attribuait les
changements survenus dans la les nombreuses caractristiques
communes (lunit) du vivant; Il y a un sicle et demi, Charles Darwin
a labor une tho- rie qui intgrait ces troispas les mcanismes quil
proposait.grandes observations, et la publication tion scientifique
le domaine de la biologie volutionniste. ? de Darwin sur 22.3 ? a
utilise lorsquil aconcept que les innombrables espces de 22.2
plusieurs disciplines scientifiques, notamment la biologie,
laconclusions, Darwina publi sa thorie. des observations surpar
lamonde naturel. Quant au processusle sont les causes naturelles
des phnomnes naturels que nous observons. La force de la thorie de
au seinlvolution en tantdescendanceplusnombreuseque vrifiant si
elle explique les nouvelles observations et les vertes rcentes
faonnent notre connaissance de lvolution etles autres. dont et
Lyell taient ensont adapts rsulter dactions lvolution? La Au plus
strict, lvolution comme explique des changements ainsi que dune et
la de la (p. le 532) Cest auaux large ou au sens au on Beagle que
Darwin a montr que de nouvelles : , soit par processus. Le d retour
en des donnesprcis sa de CesObservations en effet dans que Les
individus sont bien ce leur comment ces environnement faitdans la
aussi ? et les : lvolution selon Darwin 523 Rvisez vos
connaissances Les sections Rvision du chapitre vous aident matriser
le contenu de chaque chapitre: elles ciblent les principaux lments
tudis et vous permettent de vous prparer aux examens. Des figures
synthses rsument visuellement linformation importante. 22 La
descendance avec modification: lvolution selon Darwin m Figure 22.1
Comment ce scarabe de Namibie survit-il dans le dsert et quest-il
en train de faire? volution ConCepts Cls 22.1 La thorie de Darwin a
rvolutionn lide dune terre jeune et peuple despces immuables 22.2
La descendance avec modification par slection naturelle explique
les adaptations des organismes ainsi que lunit et la diversit de la
vie 22.3 Une somme considrable de donnes scientifiques atteste
lvolution introduCtion Linfinit des formes les plus belles Dans le
dsert ctier de Namibie en Afrique du Sud-Ouest, une terre o le
brouillard est frquent, mais o il ne pleut peu prs jamais, on peut
observer le comportement insolite dun insecte, le tnbrion du dsert
(Onymacris unguicula- ris). Pour obtenir leau ncessaire sa survie,
ce scarabe de Namibie se tient debout sur la tte et dresse son
abdomen en lair, faisant face aux vents qui poussent le brouillard
matinal dans les dunes (figure 22.1) pour que des gouttes dhumidit
se dposent sur son corps et coulent dans sa bouche. Fait
intressant, ce scarabe appartient lordre ton- namment diversifi des
Coloptres, qui compte plus de 20% des espces dinsectes connues sont
des Coloptres.) Tous ont trois paires de pattes, une carapace dure
etconceptpaires dailes. Mais, au-del de ces caractres communs, les
espces de coloptres diffrent les unes des autres. Comment se
fait-il quil y ait tant despces de Coloptres, et comment expliquer
leurs ressemblances et leurs diffrences? Darwin rvolutionn ides
dominantes de ascendance commune et par la slection naturelle. la
faon frappante Huttonles organismes dsaccord avec la thse du
catastrophisme flore et la faune des catastrophes gologiques de trs
grande ampleur dues des mcanismes nayant plus cours. Ces deux
gologues ont compris que les changements survenus la surface de la
Terre peuvent la trs grande diversit du vivant. lentes et
continuelles qui sont toujours luvre aujourdhui (uniformitarisme).
Lamarck supposait que les espces voluent, mais les faits nappuient
de sa thse dans De lorigine des espces a inaugur une rvolu-
Pourquoi lge de la Terre tait-il important dans les ides Pour le
moment, nous dfinirons volution comme la descendance avec
modification, une expression que Darwin affirm la Terre
descendaient despces animales ancestrales diffrentes des espces
contemporaines.descendance avec modification par slection peut
aussi se dfinirnaturelle lensembleles adaptations des organismes
dans la composition gntiquelunit populationdiversit gnra-vie tion
en gnration (voir526chapitre 23). Quon parle de lvolutiongrce
sensconnaissances acquisesstrict,cours de lexpdition du peut la
considrer de deux faons diffrentes, mais connexesespces drivent
despces soit comme un modleancestralescommelaccumulation
graduellemodleadaptations. Aprs volutionniste nous estsonrvl
parAngleterre, il a provenantthorie. En 1859, aprs avoir appris que
Wallace tait parvenu aux mmes gologie, la physique et la chimie.
Ces donnes sont des faits Dans De lorigine des espces, Darwin a
soutenu que lvolution se fait slection naturelle. de lvolution, il
reprsente lensemble des mcanismes qui produisent le mode de
changement observ. mcanismes Il existe des variations
Lesorganismesproduisentune hrditaires principe unificateur rside
des populations.sa capacit expli-cellequepeutsoutenir quer et
relier un ensemble trs vaste dobservations sur lelenvironnement.
monde vivant. Comme pour toutes les thories gnrales en science,
nous continuons tester notre comprhension de lvolution en Infrences
nouveaux rsultats exprimentaux des scientifiques. Dansadapts
chapitre et les suivants, nous examineronsenvironnement
tendentdcou-avoir une descendance plus nombreuse que de ses
mcanismes. Mais commenons par retracer laetdmarche Avec le temps,
les caractres favorables * Ici et tout au long de cet ouvrage, le
terme saccumulent rfrencepopulation.
bienauxaspectsphysiquesdumilieudunorganismequauxautresorganismes
qui sy trouvent. concept Une somme considrable de donnes
scientifiques atteste lvolution (p. 532 539) Dans plusieurs tudes,
les chercheurs ont observ directement la slec- tion naturelle
menant lvolution adaptative, notamment en effec- tuant des
recherches sur les punaises paules rouges et sur le SARM. Les
organismes prsentent des caractristiques communes en raison de leur
ascendance commune (homologie) ou parce que la slection naturelle
produit des effets similaires chez des espces qui voluent de manire
indpendante dans des environnements similaires (volu- tion
convergente). Les archives fossiles dmontrent que les organismes du
pass lointain diffraient des organismes actuels, que plusieurs
espces se sont teintes et que lvolution des espces se fait sur de
longues priodes de temps. De plus, les archives fossiles
documentent lorigine des principaux groupes dorganismes. La thorie
de lvolution peut expliquer des phnomnes biogographiques. Rsumez
les diffrents ensembles de donnes qui appuient lhypothse selon
laquelle les Ctacs descendent de mammifres terrestres et sont
troitement relis aux Artiodactyles. VAlUATIon nIVEAU 1:
connAIssAncEs ET coMPRHEnsIon 1. Parmi les noncs suivants, lequel
nest ni une observation ni une infrence sur laquelle se fonde la
thorie de la slection naturelle? a) Il existe des variations
hrditaires entre les individus. b) Les individus peu adapts ne
produisent jamais de descendants. c) Les espces produisent plus de
descendants que peut en soutenir leur environnement. d) Les
individus dots de caractres qui leur confrent une meilleure
adaptation au milieu laissent gnralement une descendance plus
nombreuse que les autres. e) Souvent, seule une partie de la
descendance dun individu peut survivre et se reproduire. 2. Parmi
les observations suivantes, laquelle a aid Darwin formuler son ide
de la descendance avec modification? a) La diversit des espces
diminue mesure que la distance par rapport lquateur augmente. b) Le
nombre despces vivant sur les les tait infrieur au nombre despces
trouves sur les continents les plus proches. c) Les oiseaux
vivaient sur des les situes une distance du conti- nent suprieure
leur distance maximale de vol. d) Les plantes du climat tempr
dAmrique du Sud taient plus semblables aux plantes tropicales
dAmrique du Sud quaux plantes des climats temprs dEurope. e) Les
tremblements de terre changent le visage de la vie, car ils
provoquent des extinctions massives. nIVEAU 2: APPlIcATIon ET
AnAlYsE 3. Six mois aprs que lon ait utilis avec succs de la
mthicilline pour traiter une infection S. aureus dans une
collectivit, toutes les nouvelles infections ont t causes par le
SARM. Parmi les noncs suivants, lequel explique le mieux ce
rsultat? a) S. aureus peut rsister au vaccin. Les concepts cls,
prsents en dbut de chapitre et dvelopps chapitre 22 Expliquez la
relation entre dune part la reproduction excessive La descendance
avec modificationvariations de traits hrditaires et, dautre part,
lvolution par la slection naturelle. 540 QUATRIME PARTIE Les
mcanismes de lvolution b) Un patient a t infect par un SARM
provenant dune autre collectivit. c) En raction au mdicament, S.
aureus a commenc synthtiser une variante rsistante de la protine
vise par la mthicilline. au fil des pages, sont rsums dans la
rvision du chapitre. Nouveau! Une question synthse figure la fin du
rsum de chaque concept. Comparez vos rponses celles prsentes la
toute fin du chapitre. Pour vous aider vous prparer aux divers
types de questions dexamen, les questions de fin de chapitre sont
maintenant organises en trois niveaux, selon la taxinomie de Bloom:
Niveau 1 : Connaissances et comprhension Niveau 2 : Application et
analyse Niveau 3 : Synthse et valuation xiv Comment utiliser ce
manuel
15. Moustiques rsistants* au DDT 22 Dans chaque section Rvision
du chapitre, des questions Lien avec lvolution vous invitent une
rflexion critique sur le rapport existant entre un aspect du
chapitre et lvolution. d) Certains S. aureus rsistants la
mthicilline taient dj prsents au dbut du traitement, et la slection
naturelle a augment leur nombre. e) Le mdicament provoque un
changement dans lADN du S. aureus. 4. Lanalyse anatomique des
membres antrieurs des humains, des chauves-souris et des baleines
montre que les structures osseuses des humains et des
chauves-souris sont assez semblables, tandis que les formes et les
proportions des os des baleines sont assez diffrentes. Cependant,
lanalyse de plusieurs gnes de ces espces laisse penser que ces
trois mammifres se sont spars de leur anctre commun environ au mme
moment. Lequel des noncs suivants explique le mieux ces donnes? a)
Les humains et les chauves-souris ont volu par slection naturelle,
tandis que les baleines ont volu par le mcanisme dcrit par Lamarck.
b) Lvolution des membres antrieurs des humains et des chauves-
souris tait adaptative, mais pas celle des baleines. c) La slection
naturelle en milieu aquatique a produit des change- ments
considrables dans lanatomie des membres antrieurs de la baleine. d)
Les gnes mutent plus rapidement chez les baleines que chez les
humains ou les chauves-souris. NiVeaU 3: SYNthSe et VaLUatiON 6.
Lien avec LvoLution Expliquez pourquoi les homologies anatomiques
et molculaires appartiennent gnralement la mme configuration
ramifie, puis dcrivez un processus o ce ne serait pas le cas. 7.
intgration faites un dessin Les premiers moustiques rsistants au
pesticide DDT sont dabord apparus en Inde en 1959, mais on en
trouve aujourdhui dans le monde entier. (a) Servez-vous des donnes
du tableau ci-dessous pour construire un graphique. (b) Analysez ce
graphique et formulez une explication de laugmentation rapide du
nombre de moustiques rsistants au DDT. (c) Proposez une explication
de la mondialisation de la rsistance au DDT. Mois 0 8 12 4% 45% 77%
Source:C.F.Curtisetal.,Selectionforandagainstinsecticideresistanceandpossiblemethods
ofinhibitingtheevolutionofresistanceinmosquitoes,EcologicalEntomology3:273-287(1978).
*Lesmoustiquestaientconsidrscommersistantssilsntaientpasmorts1heureaprs
avoirtexpossunedosedunesolution4%deDDT. Dans chaque chapitre, des
exercices Faites un dessin vous invitent dessiner une structure,
annoter une figure ou illustrer dans un diagramme les donnes dune
exprience. e) Les baleines ne sont pas proprement parler des
Mammifres. la fin de chaque chapitre, des questions dIntgration
sont loccasion dexercer votre raisonnement scientifique en tablis-
sant des hypothses, en concevant des exp- riences et en analysant
des donnes issues de recherches vritables. 5. Les squences dADN de
trs nombreux gnes humains sont trs similaires celles des gnes
correspondants chez les chimpanzs. Lequel des noncs suivants
explique le mieux cette donne? a) Les humains et les chimpanzs ont
un anctre commun relativement rcent. b) Les humains descendent des
chimpanzs. c) Les chimpanzs descendent des humains. d) Lvolution
convergente a produit ces similarits de lADN. e) Les humains et les
chimpanzs ne sont pas troitement relis. Rponses du chapitRe
Questions des figures Figure 22.6 Le mangeur de cactus est plus
troitement reli au gospize granivore. La figure 1.22 montre que ces
deux espces ont un anctre commun (granivore) plus proche que
lanctre commun du mangeur de cactus et du gospize insectivore.
Figure 22.8 Il y a plus de 5,5 millions dannes. Figure 22.12 Les
couleurs et la forme du corps de ces mantes leur permettent de se
fondre dans leur environnement, ce qui illustre ladquation entre
les organismes et leur environnement. Ces mantes ont galement en
commun (entre elles et avec dautres espces de mantes) des
caractristiques (six pattes, des membres antrieurs prhensiles ainsi
que des yeux volumineux) qui illustrent lunit du vivant dcoulant
dune ascendance commune. mesure quelles sloignaient de leur anctre
commun, les mantes accumulaient des adaptations diffrentes qui les
rendaient mieux adaptes la vie dans leurs milieux respectifs. la
longue, ces diffrences sont devenues assez importantes pour que de
nouvelles espces apparaissent, contribuant ainsi la diversit du
vivant. Figure 22.13 Ces rsultats montrent que le fait davoir t
pondu, davoir clos et davoir grandi sur une espce de plante na pas
modifi 8. crivez un texte Les interactions environnementales Rdigez
un court texte (100 150 mots) dans lequel vous pourriez dmontrer
laide dun exemple si des changements dans lenvironnement physique
dun organisme sont susceptibles ou non dentraner chez cet organisme
un changement adaptatif li lvolution. rsistance. De mme, la
slection pour la rsistance un mdicament qui ralentit la croissance
de S. aureus sans le tuer sera beaucoup plus faible que la slection
pour la rsistance un mdicament fatal pour S. aureus, ce qui l
encore ralentira lvolution de la rsistance. Figure 22.17 Cet arbre
dvolution montre que les crocodiles sont plus troitement relis aux
oiseaux quaux lzards parce que lanctre quils ont en commun avec les
oiseaux (anctre 5) est plus rcent que celui quils ont en com- mun
avec les lzards (anctre 4). Figure 22.20 Les modifications struc-
turales des membres postrieurs se sont produites en premier.
Rodhocetus tait dpourvu de nageoire caudale, mais ses os pelviens
et ses membres postrieurs avaient chang substantiellement par
rapport la forme et
ladispositiondesoschezPakicetus.Parexemple,chezRodhocetus,lebassin
et les membres postrieurs semblent disposs pour la nage, tandis que
chez Pakicetus ils semblent destins la marche. retour sur le
concept 22.1 1. Hutton et Lyell ont soutenu que les vnements du
pass taient causs par les mmes mcanismes que ceux qui se droulent
aujourdhui, ce qui b Les nouveaux exercices intituls crivez un
texte vous permettent dexercer votre aptitude rdiger en reliant le
contenu du chapitre lun des thmes introduits au chapitre 1. le bec
de ladulte pour rendre sa longueur plus approprie la plante hte. La
longueur du bec de ladulte tait principalement dtermine par les
caractres gntiques de la population do il provenait. semblait
indiquer que lge de la Terre dpassait largement les quelques
milliers dannes quon lui donnait lpoque. Hutton et Lyell croyaient
galement que les changements gologiques se produisaient
graduellement, Comme les ufs prlevs sur un faux persil
(Cardiospermum corindum) ce qui a amen Darwin penser quune lente
accumulation de petits avaient t trs probablement pondus par des
parents long bec, ces changements pouvait finir par produire les
profondes modifications dont rsultats indiquent que la longueur du
bec est un caractre hrditaire. tmoignaient les archives fossiles.
Dans ce sens, lge de la Terre avait Figure 22.14 Ces deux stratgies
devraient allonger le temps ncessaire beaucoup dimportance pour
Darwin, car si elle navait pas t trs que prendra S. aureus pour
devenir rsistant un nouveau mdicament. vieille, lvolution comme il
lenvisageait naurait pas eu le temps de se Si un mdicament est
nocif seulement pour S. aureus, la slection naturelle produire. 2.
Selon ces critres, lexplication de Cuvier sur les archives ne
favorisera pas la rsistance ce mdicament chez les autres espces
fossiles et lhypothse de Lamarck sur lvolution sont toutes deux
scienti- de bactries. Cela rduira les risques que S. aureus acquire
les gnes fiques. Cuvier croyait que les espces restaient inchanges
au fil du de rsistance de ces autres bactries, et ralentira donc
lvolution de la temps. Selon lui, les catastrophes naturelles et
les extinctions despces chapitre 22 La descendance avec
modification: lvolution selon Darwin 541 b la fin de chacun des
chapitres, vous trouverez les rponses aux questions qui y sont
poses. Cette grille dvaluation de lcrit explique les critres qui
guideront lvaluation de vos textes. . Grille dvaluation suggre pour
les exercices intituls crivez un texte Comprhension du thme et lien
avec le sujet Utilisation dexemples ou dides secondaires
Utilisation approprie de la terminologie Qualit de lcriture 4
Tmoigne dune comprhension approfondie Recourt des exemples bien
choisis et des ides Lutilisation de la terminologie scientifique
approprie enrichit Organisation, syntaxe et grammaire excellentes
secondaires justes et relatives au thme le texte 3 Tmoigne dune
bonne comprhension Recourt des exemples ou des ides secondaires La
terminologie utilise est juste Organisation, syntaxe et grammaire
correctes sappliquant gnralement bien au thme 2 1 Tmoigne dune
comprhension lmentaire Tmoigne dune comprhension limite Recourt des
exemples ou des ides secondaires adquats Recourt un minimum
dexemples et dides La terminologie utilise nest pas parfaitement
juste ou approprie La terminologie approprie nest pas utilise dans
le texte Quelques difficults organisationnelles et grammaticales
Pitre organisation; les erreurs grammaticales et syntaxiques
secondaires nuisent la lecture 0 Tmoigne dune incomprhension du
thme Manque dexemples ou exemples incorrects La terminologie
utilise est incorrecte Texte trs mal crit Comment utiliser ce
manuel xv
16. Figures cls Impact 3.12 La menace que reprsente
lacidification des ocans pour les cosystmes de rcifs coralliens 59
7.11 Traiter les infections au VIH en bloquant lentre du virus dans
la cellule 145 10.3 Combustibles tirs des vgtaux et des algues 208
11.8 Dtermination de la structure dun rcepteur coupl une protine G
(RCPG) 241 12.21 Les progrs dans le traitement du cancer du sein
276 14.18 Les tests gntiques 319 16.23 La coloration des
chromosomes 372 20.22 La contribution des cellules souches
pluripotentes induites (SPi) en mdecine rgnrative 482 22.14 La
monte du SARM 534 28.28 Les Protistes marins sur une plante plus
chaude 690 30.16 La coupe blanc dans les forts tropicales humides
734 31.26 Les Amphibiens sont attaqus 755 33.22 La disparition
silencieuse des Mollusques 792 34.20 La dcouverte dun Poissapode:
Tiktaalik roseae 827 38.17 La lutte contre la faim dans le monde
grce au manioc transgnique 950 43.26 Le vaccin contre le cancer du
col utrin 1102 49.14 Lutilisation de limagerie crbrale
fonctionnelle pour dresser la carte du cerveau actif 1241 50.21 La
thrapie gnique pour la vision 1273 54.29 Lidentification des espces
htes de la maladie de Lyme 1399 55.7 Gros plan sur la productivit
des ocans 1410 56.9 Lcologie mdicolgale et le braconnage des
lphants 1435 Panorama 1.4 La hirarchie de lorganisation biologique
4 4.9 Quelques groupements chimiques importants en biologie 70 5.20
Les niveaux de lorganisation structurale des pro