Partie du programme : De l œil au cerveau : quelques aspects de la vision Niveau : Première S Titre de la séance : Les pigments rétiniens

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1 Partie du prgramme : De l œil au cerveau : quelques aspects de la visin Niveau : Première S Titre de la séance : Les pigments rétiniens EXTRAIT DU PROGRAMME Les gènes des pigments rétiniens cnstituent une famille multigénique dnt l étude permet de placer l Hmme parmi les Primates. Des anmalies des pigments rétiniens se traduisent par des perturbatins de la visin des culeurs. CONNAISSANCES CONSTRUITES Les pigments rétiniens snt cdés par des gènes qui présentent de nmbreuses similitudes : ils cnstituent une famille multigénique. Ils résultent de l évlutin d un gène ancestral ayant subi des duplicatins et des mutatins. Les ressemblances entre les gènes d psine chez différentes espèces de primates reflètent leur degré de parenté. Leur étude permet de placer plus précisément l Hmme au sein de ce grupe. Une anmalie d une de ses psines perturbe la visin des culeurs : cas de daltnisme. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Utiliser le lgiciel Phylgène Utiliser le lgiciel De-Visu Appliquer une démarche explicative Représenter des dnnées sus frme schématique CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme, au curs de la première activité, ils cmparent les séquences prtéiques et nuclétidiques des pigments rétiniens humains, grâce à un lgiciel, puis les psines bleues de quelques mammifères. Dans une deuxième activité, ils recherchent l rigine du daltnisme. COIN LABORATOIRE Matériels Ordinateurs cnnectés à internet Lgiciel Phylgène (à télécharger : Fichiers de séquences (à télécharger : Lgiciel De Visu (à télécharger : DVD : «L œil et la visin» Réf Dcuments didactiques Fiche d utilisatin de Phylgène des ECE Fiche d utilisatin de De-Visu 1 / 5

2 DESCRIPTIFS Le prfesseur purra faire bserver des figures d Ishihara (exemple dans lgiciel De-Visu) pur susciter le questinnement sur la visin des culeurs. Dans une première activité, n étudie les pigments rétiniens humains, puis n les cmpare à ceux d autres primates. Activité 1 - Etude du lien entre visin des culeurs et évlutin Objectif : mntrer que l étude cmparative des pigments rétiniens permet de placer l Hmme au sein des primates. Supprt : n utilisera le lgiciel Phylgène pur cmparer les séquences prtéiques (fichier : psines-hs-pr.aln) et les séquences nuclétidiques (fichier : psines-hs-adn.aln) des psines humaines, puis pur cmparer les séquences des psines bleues de quelques mammifères dnt des primates (fichier : psine-bleue.aln). Un ensemble dcumentaire furni (manuel u dcument numérisé prjeté) présentera la psitin des gènes des psines humaines ainsi que les mécanismes de duplicatin et de mutatin de gènes. Remarque : le lgiciel De Visu permet également de réaliser la première cmparaisn. 1. Lancer Phylgène et à l aide de la fiche d aide uvrir les séquences prtéiques des psines humaines 2. Afficher la matrice des distances 3. Sachant que les scientifiques cnsidèrent qu une ressemblance de plus de 20% des acides aminés ne peut être due au hasard mais indique un lien de parenté, quelle cnstatatin puvez-vus faire? 4. Ouvrir les séquences nuclétidiques des gènes des psines humaines 5. Afficher la matrice des distances (en tenant cmpte des délétins) puis l arbre (phylgénétique). 6. Prpser une hypthèse explicative sur l rigine des psines humaines 7. A l aide de l ensemble dcumentaire et de l arbre précédent, schématiser les mécanismes abutissant à cette famille multigénique. 8. Ouvrir les séquences prtéiques des psines bleues de quelques mammifères dnt des primates. 9. Afficher la matrice des distances puis l arbre (phylgénétique). 10. Schématiser l arbre de parenté btenu et préciser la place de l Hmme au sein de ce grupe de mammifères. Critères d évaluatin Utiliser le lgiciel Phylgène : - Ouverture des 3 séquences demandées - Affichage des matrices des distances - Affichage des arbres - Fermeture de Phylgène Représenter des dnnées sus frme schématique : - Identificatin des mécanismes : duplicatin, mutatin des gènes ; des grupes : mammifères, primates - Légendes scientifiquement crrectes - Titres adaptés Le prfesseur précisera qu un physicien anglais, Jhn Daltn (tut cmme sn frère) ne parvenait pas à distinguer le ruge et le vert, afin de susciter le questinnement sur l rigine de cette anmalie de la visin des culeurs. Activité 2 - Etude d une anmalie de la visin des culeurs : le daltnisme Objectif : Cmprendre qu une anmalie des pigments rétiniens est à l rigine du daltnisme. Supprt : n utilisera le lgiciel De Visu pur épruver les hypthèses frmulées sur l rigine du daltnisme. 1. A l aide du lgiciel De Visu, nglet La rétine, appliquer vs hypthèses, puis visualiser les ambiguïtés générées (Vir). 2. Cmparer les spectres btenus afin d épruver vs hypthèses. 3. Visualiser les cnséquences de l anmalie retenue lrs d un test d Ishihara (Clic drit sur le spectre lire image ishihara- Vir). u visualiser la séquence 13 du DVD l œil et la visin. 2/5

3 TP Les pigments rétiniens Activité 1 : Etude du lien entre visin des culeurs et évlutin Matrice des distances des mlécules d psines humaines 3. Les séquences d acides aminés des pigments rétiniens présentent de frtes ressemblances qui ne peuvent être dues au hasard et traduisent dnc une parenté entre ces mlécules Arbre phylgénétique des gènes des psines humaines 3/5

4 6. Les psines humaines seraient issues d un même gène ancestral Arbre phylgénétique situant l hmme au sein des Primates 4/5

5 Activité 2 : Etude d une anmalie de la visin des culeurs : le daltnisme Cnclusin L étude des dnnées sur les psines humaines mntre : - une rigine cmmune des gènes cdant ces mlécules, - une histire évlutive partagée avec d autres Primates, - une évlutin tujurs en curs avec l existence d allèles respnsables du daltnisme. 5/5