pb :Quels sont les points communs et différences d un point de vue génétique entre l homme et le chimpanzé?

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1 pb :Quels sont les points communs et différences d un point de vue génétique entre l homme et le chimpanzé? Activité 3 chap 8 TS : la comparaison génétique entre homme et chimpanzé Comparer les génotypes de différents primates Extraire et Exploiter des données génétiques montrer la proximité génétique de l Homme et du chimpanzé Montrer l existence de différences d expression de certains gènes Parmi les primates actuels, les deux espèces de chimpanzé ( chimpanzé commun et chimpanzé bonobo) sont les plus proches parents de l homme. A l aide des documents proposés ci-dessous et de votre manuel p 84-85, comparez l homme et les chimpanzés d un point de vue génétique. Pour cela vous pouvez comparer le génome des espèces en terme de structure, de séquences et de chronologie d expression des gènes ( documents 1à5) et montrer l aide d un exemple les difficultés d interpétation des différences génétiques constatées (document 6) Belin Edition 2012 Correction :

2 D un point de vue génétique, l homme et les chimpanzés sont très proches : 98,5% des nucléotides de leur génome sont identiques et leurs caryotypes ne diffèrent que de quelques réarrangements chromosomiques qui ont modifiés la position de certains gènes et par la fusion de deux chromosomes. C est surtout au niveau de la position et de la chronologie d expression de certains gènes que se distinguent l homme et le chimpanzé. Pb :Comment s effectue la construction du phénotype chez les primates?

3 Activité 4 chap 8 TS : La construction du phénotype des grands primates : Extraire, exploiter, mettre en relation des informations anatomiques, génétiques, comportementales Mettre en évidence le rôle des gènes et de l environnement Livre p crâne homme + crâne chimpanzé + crâne bébé Le document 1 interprète les différences phénotypiques Homme/Chimpanzé en termes d hétérochronies : plus que les différences génétiques elles-mêmes, des différences dans la chronologie et dans l intensité de l expression de mêmes gènes peuvent en effet se traduire par des différences phénotypiques. Remarquons que l on trouve ici exactement les mêmes phénomènes que ceux exposés pages La photographie qui accompagne ce document n est pas choisie au hasard : outre sa dimension affective (on ne manquera pas de faire remarquer cette similitude comportementale entre les deux espèces), cette photographie permet de constater certaines différences morphologiques entre le jeune Chimpanzé et l adulte : la face est moins projetée en avant, les bourrelets sus-orbitaires sont moins marqués. Le document 2 précise l importance des gènes qui contrôlent la chronologie du développement. Il serait tentant d identifier quelques gènes dont l évolution récente suffirait à expliquer les différences entre Homme et Chimpanzé. Cependant, il convient d éviter toute conclusion hâtive et simpliste sur le rôle de tel ou tel gène. Le document 3 s intéresse à une spécificité incontestablement humaine : la capacité à communiquer par un langage articulé. Cet exemple est particulièrement intéressant car il illustre bien les nécessaires interactions entre l expression de l information génétique et l environnement, notamment les relations entre individus. Là encore, il convient de ne pas céder au simplisme : si le gène FoxP2 apparaît incontestablement impliqué dans la maîtrise du langage, il serait excessif d en faire «le gène du langage». Ce gène est en effet exprimé dans bien d autres organes que le cerveau et ses rôles sont donc multiples. Pourquoi dit-on que le phénotype humain est celui d un primate immature?

4 On constate en effet de fortes ressemblances entre le phénotype humain et celui du jeune Chimpanzé. Chez le Chimpanzé, les étapes du développement se suivent relativement rapidement alors que chez l Homme, les premières phases du développement se prolongent. Ainsi, par exemple, la face reste plane, le trou occipital reste centré, la phase de multiplication des neurones dure plus longtemps. On peut donc considérer que le phénotype humain est celui d un primate dont les premières étapes du développement sont plus durables. C est la raison pour laquelle le phénotype humain, même adulte, ressemble à celui d un singe immature. A partir de ces documents montrer que l établissement du phénotype humain ne résulte pas uniquement du génotype Les différences phénotypiques entre Homme et Chimpanzé peuvent s expliquer par des différences génétiques. Cependant, aucun gène n est formellement identifié comme suffisant pour expliquer telle ou telle différence. Les gènes en cause sont souvent impliqués dans différentes fonctions. Il apparaît que la chronologie et l intensité d expression de mêmes gènes revêt une grande importance. Enfin, ces différences phénotypiques ne sont pas que génétiques : une fonction complexe comme le langage articulé repose sur des bases génétiques mais aussi sur des interactions avec l environnement et notamment la relation avec les autres individus. Belin Edition 2012 Montrer que le phénotype morphologique des grands primates se construit durant le développement pré et post natal Montrer que le phénotype des grands primates est le produit des interactions entre les gènes et l environnement

5 Belin Edition 2012 Montrer que le phénotype comportemental des grands primates est le produit des intéractions entre les gènes et l environnement

6 Donnez des arguments en faveur de l existence d une culture chez d autres grands primates que l homme Le phénotype de l homme et des grands primates se construit au cours du développement pré et post natal sous l effet d interactions entre expression des gènes et l environnement. - La morphologie du crâne est assez proche chez le fœtus de l homme et les chimpanzés puis elle se différencie nettement au cours du développement post natal - La morphologie crânienne est contrôlée par l expression de certains gènes chez l embryon mais également sous l influence de facteurs environnementaux comme la nutrition - Chez l homme l acquisition du langage dépend à la fois de facteurs génétiques (gène FoxP2) et des interactions avec les autres individus - Chez les chimpanzés, des comportements associés à l utilisation d outils sont transmis de génération en génération par imitation et apprentissage. D une population à l autre, ces comportements ne sont pas les mêmes. Pb :Quels sont les caractères dérivés propres à la lignée humaine? II-LES CARACTERES DERIVES PROPRES AUX HUMAINS :

7 Activité 5 chap 8 : les caractères dérivés propre à la lignée humaine Livre p crâne homme + crâne chimpanzé + photo comparaison homme / chimpanzé Saisir des informations comparer des données mettre en relation raisonner Etude précise et comparée du crâne humain et chimpanzé La comparaison amène à l idée d une encéphalisation très importante dans le cas de l espèce humaine. Pour une masse de l organisme légèrement supérieure seulement, le volume cérébral humain est plus de trois fois plus important. Ceci est à mettre en relation avec la forme de la boîte crânienne chez l Homme, plus arrondie et qui «comble» notamment l espace frontal situé au-dessus des orbites. L angle facial de l Homme est presque droit : ce paramètre est indicateur d une face plane alors que l angle facial aigu du Chimpanzé indique un fort prognathisme (mâchoire projetée en avant). Les deux espèces ont la même formule dentaire : 2 incisives, 1 canine, 2 prémolaires, 3 molaires (y compris les «dents de sagesse») par demi-mâchoire, soit 32 dents. Il existe cependant des différences : chez le Chimpanzé, les canines sont fortement développées en crocs (surtout chez le mâle). Par ailleurs, les 32 dents sont insérées sur une mâchoire de forme parabolique chez l Homme tandis que cette forme est en U chez le Chimpanzé. La position du trou occipital est à mettre en relation avec la station habituelle de chaque espèce. Chez l Homme, le trou occipital est centré et situé horizontalement à la base du crâne de telle sorte que le crâne repose en équilibre au sommet de la colonne vertébrale quand l Homme est en position debout. Chez le Chimpanzé, le trou occipital est situé à l arrière du crâne : ceci est à mettre en relation avec une posture en appui sur quatre pattes, la colonne vertébrale étant à l horizontale. Informations sur la bipédie occasionnelle chez le chimpanzé pourquoi est-elle différente chez l homme? Le Chimpanzé est capable d une marche bipède. Dans la nature, les Chimpanzés n utilisent cependant qu occasionnellement ce mode de locomotion (5 à 20 % du temps environ lorsqu ils se déplacent au sol). En effet, même s ils ont cette capacité, leur anatomie n est pas favorable à la marche bipède : la courbure générale de la colonne vertébrale ne favorise pas la station debout mais tend à déséquilibrer l animal vers l avant, la position du trou occipital oblige à un effort important pour redresser la tête. Par ailleurs, la forme du bassin et la position du fémur obligent à un déplacement en «roulant des hanches» à chaque pas de façon à maintenir le centre de gravité du corps au-dessus du pied qui est au sol. L Homme possède au contraire une anatomie adaptée à la station debout ainsi qu à la marche et la course bipèdes : la colonne vertébrale présente plusieurs courbures et cambrures, ce qui facilite le maintien de la posture debout. La position du trou occipital permet à la tête d être alors en équilibre au sommet de la colonne vertébrale. La forme du bassin (court et large), la position des fémurs (légèrement obliques et convergents) sont telles qu à chaque pas, le corps se trouve naturellement en équilibre au-dessus du pied qui est au sol. La forme du pied assure par ailleurs une très bonne propulsion. A qu elle condition une espèce fossile pourra t elle être considérée comme appartenant à la lignée humaine? Plusieurs caractères anatomiques distinguent l Homme du Chimpanzé. Si une espèce fossile possède au moins un caractère propre à l espèce humaine, cela signifie qu elle a hérité cette innovation d un ancêtre qu elle partage avec l Homme mais qui n est pas ancêtre du Chimpanzé. Ainsi, si une espèce fossile possède au moins l un des caractères dérivés propres à l espèce humaine, on peut affirmer que cette espèce appartient à la lignée humaine. Divers caractères anatomiques, notamment des caractères crâniens marquant une encéphalisation, des caractères du squelette liés à la bipédie permanente ou encore des caractères liés au régime alimentaire,

8 sont propres à la lignée humaine : crâne volumineux et arrondi, absence de bourrelets sus-orbitaires, face plane, trou occipital centré, colonne vertébrale avec plusieurs courbures et cambrures, bassin court et large, fémurs convergents, membres inférieurs plus longs que les membres supérieurs, pieds non préhensiles, mâchoire parabolique, absence de crocs.