Partie A - Génétique et évolution

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Tiphaine Grenier
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1 Thème 1 : Terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant Partie A - Génétique et évolution Chapitre 2 - Diversification génétique et diversification des êtres vivants Je serai capable de... - définir les termes spécifiques de ce thème ; - de montrer en quoi la polyploïdisation est un mécanisme de diversification génétique; - de montrer en quoi le transfert horizontal de gènes est un mécanisme de diversification du vivant; - d'expliquer le rôle des gènes du développement; - comparer des gènes du développement pour en identifier les homologies de séquences; - de montrer en quoi les variations d'expression des gènes du développement sont source de diversification du vivant; - de présenter divers exemples de diversification du vivant sans modification du génome Définitions :. - ploïdie: nombre de jeu de chromosomes c est-à-dire le nombre de copies des différents chromosomes formant le génome ; - hybride (interspécifique) : espèce née, par voie sexuée, du croisement entre deux parents appartenant à des espèces différentes ; - gène du développement: gène impliqué dans la mise en place du plan d'organisation et des organes au cours du développement embryonnaire ; - symbiose: interaction à bénéfice mutuel entre deux êtres vivants appartenant à des espèces différentes. Sources: - Bordas, SVT, Term.S, enseig. spécifique, collection C. Lizeaux, D. Baude, programme Belin, SVT, Term.S, enseig. spécifique, collection A. Duco, programme / 5

2 Résumé du cours... (chapitre 2 / partie A / thème 1) I. D'autres mécanismes de diversification génétique A. La polyploïdisation Voir activités 1 à 3 du problème 1 /ch2/pa/th1 Alors que beaucoup d'espèces sont diploïdes, une espèce polyploïde se caractérise par la possession de plus de deux jeux complets de chromosomes. Ce phénomène contribue à la complexification du génome et à la diversification génétique des êtres vivants. Il existe plusieurs mécanismes à l'origine d'une polyploïdie. Parmi ces mécanismes, deux individus appartenant à des espèces différentes peuvent s'hybrider ; le descendant hérite donc d'un lot chromosomique de chaque parent. Comme ces chromosomes proviennent de deux espèces différentes, ils ne sont pas homologues et l'appariement lors de la méiose est impossible. Cela explique que les hybrides sont, en général, stériles. Si un événement accidentel de doublement des chromosomes suit une hybridation, chaque chromosome retrouve un homologue. La méiose redevient possible et la fertilité est rétablie. Ces polyploïdes présentent des génomes différents de ceux des espèces dont ils proviennent: ils exprimeront donc des caractères différents. B. Les transferts horizontaux de matériel génétique Voir activités 1 à 3 du problème 2/ch2/pA/th1 Lors de la reproduction sexuée, du matériel génétique est transmis de manière «verticale», des parents aux descendants. Cependant, des transferts de matériel génétique, qualifiés d'«horizontaux». sont également possibles, en dehors de toute filiation, entre individus de la même espèce ou non. Les transferts de gènes horizontaux sont des événements très rares, mais à l'échelle de l'histoire de la vie, ils ont eu lieu à de nombreuses reprises. S'ils apportent un avantage aux individus qui les portent, les gènes nouveaux acquis par transfert horizontal sont favorisés par la sélection naturelle et peuvent se répandre chez tous les individus de l'espèce concernée, qui acquiert de la sorte un nouveau caractère. Les transferts de gènes horizontaux entre espèces différentes participent donc à la diversification du vivant. 2 / 5

3 II. Des variations de l'expression des génomes, source de diversification des êtres vivants Voir activités 1 et 2 du problème 3 /ch2/pa/th1 A. Le rôle des gènes de développement dans la mise en place des plans d organisation La plupart des animaux, même très éloignés phylogénétiquement, partagent des familles de gènes impliqués dans la construction de plans d'organisation différents. On parle de gènes du "gènes architectes" ou "gènes homéotiques" qui appartiennent à la grande famille des gènes du développement. Ces gènes ont été identifiés chez de nombreux groupes éloignés dans l'arbre du vivant; ils présentent de fortes homologies de séquences, preuve qu'ils dérivent de gènes ancestraux communs. B. Des variations de l expression des gènes du développement, source de diversité Les mêmes gènes du développement peuvent être présents chez différentes espèces, mais leur expression varie en fonction de différents paramètres : - leur chronologie d'expression, - l'intensité de cette expression ou le nombre de gènes exprimés, - la région de l'embryon où cette expression se déroule. Ces variations se traduisent par des modifications des organes formés à l'issue du développement embryonnaire et peuvent ainsi avoir des conséquences morphologiques ou fonctionnelles importantes. Par exemple, certaines phases du développement peuvent se prolonger, d'autres ne plus se manifester. Ainsi, certaines espèces se distinguent d'autres espèces, dont elles sont proches, par la persistance chez l'adulte de caractères juvéniles. Des modifications de l'expression de gène du développement au cours de l'évolution ont ainsi mené à des innovations qui ont été retenues par sélection naturelle, d'où une diversification du vivant. III. Des diversifications du vivant sans modification des génomes A. Une association à bénéfice réciproque : la symbiose Voir activités 1 et 2 du problème 4 /ch2/pa/th1 Les êtres vivants sont en interaction les uns avec les autres. Certaines de ces interactions peuvent être plus étroites et constituer des associations ; si l'association est durable et à bénéfices réciproques, on parle de symbiose. Certaines associations entre deux êtres vivants peuvent se traduire par la synthèse de nouvelles substances, la mise en place de nouvelles structures ou encore la modification de comportements que n'existent pas individuellement chez chacun des partenaires. Ainsi, par ces associations, de la diversité se manifeste, sans pour autant que les informations génétiques des partenaires ne soient modifiées. B. L'acquisition de nouveaux comportements Voir activités 1 et 2 du problème 5 /ch2/pa/th1 Chez les vertébrés, certains comportements nouveaux se transmettent de génération en génération au sein d'une population par voie non génétique (apprentissage par imitation). Au cours de leur histoire, les différentes populations d'une même espèce n'ont pas acquis de la sorte les mêmes comportements. L'apprentissage par imitation est ainsi à l'origine d'une diversification du vivant sans modification des génomes. 3 / 5

4 Fiche de mémorisation à compléter : Questions Q1. En dehors de la méiose, de la fécondation et des mutations (cf 1èreS), quels autres mécanismes sont responsables de diversification génétique? Q2. Qu'est-ce qu'une espèce polyploïde? Q3. Quels mécanismes sont à l'origine de la polyploïdisation? Q4. Montrer par un schéma comment l'hybridation peut être à l'origine d'une polyploïdisation. Q5. Quels mécanismes peuvent être à l'origine d'une autopolyploïdisation? Q6. Montrer par un schéma à quels niveaux de la méiose peuvent se manifester des anomalies qui seront à l'origine de gamètes non réduits. Q7. Qu'est-ce qu'un transfert horizontal de matériel génétique? Q8. En quoi les transferts horizontaux de matériel génétique sont source de diversification génétique? Q9. Indiquer deux exemples de transferts horizontaux de gènes entre différentes espèces. Q10. Indiquer un exemple de mécanisme biologique à l'origine de transferts horizontaux de matériel génétique. Q11. Qu'appelle-t-on «gènes architectes»? Réponses 4 / 5

5 Questions Q12. Quel enseignement apporte la mise en correspondance des gènes architectes et les régions du corps dont ils gouvernent le développement des différentes espèces, présentée dans le document suivant? Réponses Q13. En quoi l'expression des gènes du développement peut engendrer de la diversité? Q14. Indiquer différentes sources de diversification du vivant qui ne résultent pas directement de modifications du génome? Q15. Qu'est-ce qu'une symbiose? Indiquer différents exemples. Q16. En quoi les changements de comportements peuvent induire une diversification du vivant. 5 / 5

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