Thème B : Le vivant et son évolution. Reproduction et dynamique des populations

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1 Voici une version adaptée pour l'année 2016/2017 du cours de troisième en cycle 4, vous y trouverez l'essentiel de ce qui pourra vous servir plus tard. Les mots ou expressions en bleu renvoient à des documents annexes (images, vidéo, logiciels, infos...) que vous pourrez télécharger ou visionner (Ctrl + cliquer) s Thème B : Le vivant et son évolution Reproduction et dynamique des populations Chapitre1 : Unité et diversité des êtres humains Rappels 6 ème : espèce et cellule. Rappels 4 ème : cycle de la reproduction chez l'homme. Comment expliquer que chacun est unique au sein d'une même espèce? Caractère : trait, marque ou particularité physique ou physiologique d'une espèce ou d'une personne. Problème général Chez l espèce humaine, comme chez toute espèce, Il existe des ressemblances et des différences entre les individus, y compris à l intérieur des familles. Comment expliquer les ressemblances et les différences qui existent entre les êtres humains? 1

2 1 les caractères de l'individu. De quoi dépendent les caractères d un individu? Activité: Identifier les caractères de l espèce humaine (doc. 1à 4, p. 12) Activité: Identifier les caractères individuels (doc. 5 à 7, p. 13) Activité : Des caractères héréditaires ou non héréditaires (livre, doc 2/3 p ) BILAN : Il existe des caractères propres à l'espèce humaine c'est-à-dire communs à tous les êtres humains (avoir un nez, des cheveux, des jambes, ) : ce sont les caractères spécifiques. Chaque individu possède des particularités qui permettent de le différencier des autres individus (couleur des cheveux, taille, corpulence, ) : ce sont des caractères individuels Les caractères spécifiques et la plupart des caractères individuels se transmettent de génération en génération : ce sont des caractères héréditaires. Une partie des caractères individuels provient de l'influence des conditions de vie et ne sont pas héréditaires (musculature, bronzage, ). 2 A la recherche du programme génétique. 2

3 Quelle est l origine des caractères héréditaires d un individu? Dans quelle partie de la cellule se trouve les informations héréditaires? Hypothèses : je suppose que l'information se trouve dans le noyau ou dans le cytoplasme ou sur la membrane... Activité : Expérience de transfert de noyaux (doc. 1 p Séquence du film + Exo dolly) Que trouve-t-on dans le noyau? Activité : séquence du film. (Q3 p. 17) BILAN: Des expériences de transfert de noyau, réalisées chez l animal démontrent que l information héréditaire transmise de génération en génération est localisée dans le noyau de toutes les cellules. En observant au microscope le noyau, on distingue de petits bâtonnets : les chromosomes : on peut alors penser que les chromosomes sont le support de l information héréditaire ou génétique. Quelles relations existent entre les chromosomes et l information héréditaire? 3 Le support de l'information génétique: étude des chromosomes 3

4 Comment montrer que les chromosomes sont le support du programme génétique? Activité : ( TP caryotype salle info.) Définition caryotype : présentation classée des chromosomes d'une cellule par taille décroissante et par paire. Séquence du film BILAN Dans l'espèce humaine, une cellule contient 46 chromosomes. Une paire caractérise le sexe : XX chez la femme et XY chez l'homme. On peut classer les chromosomes : c'est faire un caryotype. Un nombre anormal de chromosomes dans la cellule oeuf est à l origine de perturbations plus ou moins graves dans le développement. Une anomalie peut : - Empêcher le développement de l'embryon et conduire à un avortement spontané. - Entraîner des malformations ou des retards chez l'individu concerné. (T21) 4 L'information héréditaire 4

5 Q: Comment l'information génétique, héréditaire, est-elle organisée au niveau des chromosomes? Activité: relation entre un morceau de chromosome et un caractère Chaque chromosome contient de nombreux gènes. Chaque gène est porteur d'une information génétique. Les gènes déterminent les caractères héréditaires. P 30 /31 Activité : Un gène, des allèles: les groupes sanguins Gène : morceau de chromosome codant pour une information génétique (protéine.). Il existe plusieurs formes d'un gène qui code pour le même caractère, ce sont les allèles. EX : gène «groupe sanguin» allèles = A ou B ou O Les cellules possèdent ainsi pour un même gène, soit deux fois le même allèle, soit deux allèles différents. Dans ce dernier cas les deux allèles peuvent s'exprimer ou l'un peut s'exprimer et pas l'autre. Celui qui s'exprime est dit dominant, celui qui ne s'exprime pas est dit récessif ou non dominant. Information génétique : ensemble des gènes qui déterminent les caractères d un individu. 5

6 Allèles: ce sont les versions différentes des gènes. Activité c: Chromosome et ADN Chaque chromosome est constitué d'adn. L'ADN est une molécule qui peut se pelotonner lors de la multiplication cellulaire, ce qui rend visibles les chromosomes pendant cette période. Bilan: Les chromosomes sont le support de l'information génétique. Cette information génétique s'exprime par des caractères visibles, couleur des yeux par exemple, ou non visibles directement, groupes sanguins. Ex: groupes sanguins et combinaisons d'allèles A et B allèles dominants / o allèle récessif ( paire n 9) Ex: gène Rhésus allèle récessif, + allèle dominant (paire n 1) Donner toutes les combinaisons possibles pour une personne de groupe [AB]+. 5 La transmission de l'information génétique Toutes les cellules de l'organisme excepté les gamètes* possèdent les mêmes chromosomes. * cellules reproductrices(spermatozoïdes, ovules) 6

7 Problématique : Comment l'information génétique de la cellule oeuf est-elle transmise à l'ensemble des cellules de l'organisme? La multiplication cellulaire assure le transfert de l'information génétique d'une cellule mère aux cellules filles. P44/45 et46/47 livre A. Multiplication cellulaire et comportement des chromosomes Activité : film et doc livre Les 2 cellules issues de la division reçoivent le même nombre de chromosomes. Multiplication cellulaire: mécanisme qui permet à partir d'une cellule d'en obtenir 2 identiques B. Multiplication cellulaire et devenir de l'ig Activité : doc livre Les 2 cellules issues de la division reçoivent la même IG. La duplication (photocopie) de chacun des 46 chromosomes : Entre deux multiplications cellulaires, chaque chromosome simple, va se dupliquer pour donner des chromosomes doubles. 7

8 La quantité d'adn double. Pendant la multiplication cellulaire, les chromosomes doubles se séparent en chromosomes simples et se répartissent en deux lots identiques. Chacune des deux cellules formées recevant 23 paires de chromosomes ( donc 46 chromosomes) identiques à ceux de la cellule initiale. 6 Origine de la diversité des êtres humains A. devenir des chromosomes lors de la formation des gamètes (film) Au cours de sa formation, chaque gamète reçoit au hasard un chromosome de chaque paire soit 23 chromosomes, c'est-à-dire deux fois moins que les autres cellules de l'organisme. Un gamète contient donc 22 chromosomes plus un chromosome sexuel " X " pour l'ovule, 22 chromosomes plus un chromosome sexuel " Y " ou un chromosome sexuel "X" chez le spermatozoïde. B. devenir de l'ig lors de la formation des gamètes Tous les gamètes produits par un individu sont génétiquement différents, c'est-à-dire qu'ils ne possèdent pas le même programme génétique car 8

9 lors de leur formation ils reçoivent au hasard un chromosome de chaque paire de la cellule initiale (1) et ainsi un seul allèle pour chaque gène. (voir film!!! ) C. La fécondation Lors de la fécondation, le hasard intervient également. Chaque individu est donc le produit d'une double intervention du hasard. La cellule oeuf ainsi formée reçoit deux programmes génétiques différents qui vont former un programme génétique nouveau et unique. Les deux gamètes, mettent en commun leurs 23 chromosomes respectifs, ce qui rétablit le nombre de chromosomes caractéristique de l'espèce humaine, soit 46 chromosomes. La cellule oeuf possède ainsi pour chaque paire, un chromosome paternel et un chromosome maternel (50% IG et 50% IG ) 9

10 Thème C : Le corps humain et la santé Le monde microbien et la santé L'organisme est constamment confronté à la possibilité de pénétration de micro-organismes (bactéries, champignons et virus) issus de son environnement et observables seulement au microscope. Ils se transmettent de différentes façons d'un individu à l'autre. -Fiche1 Problématique : Comment l'homme tombe t-il malade? 10

11 1 Le risque infectieux A. De nombreux micro-organismes ou microbes Activité. P74/75 Q 1à 5 et fiche 2 / 3 Certains sont utiles à l'homme, levures (fabrication du pain), moisissures (fabrication des fromages, vinification), d'autres dits pathogènes pourront entraîner des maladies plus ou moins graves. champignons (levure, moisissure) bactéries (qq micromètres) virus (les plus petits) (qq nanomètres) B. La contamination puis l'infection Comment les microbes peuvent-ils pénétrer dans l'organisme? L'organisme est en permanence protégé par : «Fiche 1» l'épiderme épais de la peau sans cesse renouvelé ; le mucus des muqueuses* emprisonnant les micro-organismes ; les sécrétions acides des muqueuses. Certains microbes franchissent la peau lors d'une piqûre ( insecte ou épine ): c'est la contamination. Après contamination, les micro-organismes se multiplient au sein de l'organisme : c'est l'infection. 11

12 Muqueuse: définition à écrire... Remarque : les voies de transmission des microbes sont variées : par l'air (bactérie responsable de la coqueluche, virus grippe), par les eaux sales (bactérie responsable du choléra), par une piqûre d'un insecte (dengue), par le sang (échanges de seringues des toxicomanes), ou lors de rapports sexuels (Infections Sexuellement Transmissibles, IST). Comment se développe une infection? C. L'infection microbienne :Fiche 2/3 1) Par les bactéries Les bactéries prolifèrent généralement dans la lymphe, liquide où baigne l'ensemble de nos cellules, elles y trouvent des conditions favorables à leur développement, présence de nutriments, température idéale. - staphylocoque (staphylocoque doré) Une infection généralisée du sang par des bactéries est une septicémie. D'autres bactéries comme le bacille tétanique (tétanos), restent localisées au point de contamination, mais sécrètent des toxines (poisons) qui diffusent dans le corps. 2) Par les virus Les virus eux se multiplient à l'intérieur de cellules vivantes ils sont des parasites intracellulaires. Les virus entraînent la mort de leur cellule hôte, et leur éclatement (exemple, virus de la grippe, virus du SIDA). 12

13 D. Limiter le risque infectieux Comment empêcher l'entrée des microbes dans l'organisme? Ces risques sont limités par la pratique de l'asepsie* et par l'utilisation de produits antiseptiques. Asepsie* : méthode préventive visant à protéger l'organisme de toute contamination. Antisepsie : méthode curative (on soigne) qui consiste à détruire les microbes.>>>> produits antiseptiques (bétadine...) Des antibiotiques appropriés permettent d'éliminer les bactéries. Ils sont sans effets sur les virus. Pour connaître l'antibiotique le plus efficace contre une bactérie on réalise un antibiogramme. R emarque : C'est en 1928 qu'alexandre Fleming, un médecin anglais découvrit qu'une moisissure le "Pénicillium notatum " se développait sur une culture de Staphylocoques dorés et les tuait. Il découvrait ainsi pour la première fois un antibiotique : la Pénicilline. Celle-ci fût isolée en Les défenses de l'organisme Problématique : Comment l'organisme est-il protégé par le système immunitaire? L'organisme reconnaît la présence d'éléments étrangers grâce à son système immunitaire, ou système de défense de l'organisme. 13

14 A. Les organes et les cellules du système immunitaire Activité: Fiche 4 / 5 Dès l'entrée des microbes dans l'organisme, des cellules et des organes participent à une réaction immunitaire rapide. Les éléments étrangers, nommés antigènes*, sont repérés et attaqués par les cellules du système immunitaire. La moelle rouge des os, le thymus, les ganglions produisent les leucocytes ou globules blancs, il en existe plusieurs sortes: cellules phagocytaires, lymphocytes, macrophages... *Antigène : molécule qui déclenche une réaction immunitaire. B. La Phagocytose: réaction rapide d'élimination Phagocytose Le plus souvent une contamination entraîne une réaction immédiate d'élimination des microbes : la phagocytose grâce à des cellules phagocytaires. Ex: macrophage Les cellules phagocytaires digèrent les éléments étrangers, les tuant de cette façon. 14

15 Film: étapes de la phagocytose + Dessin C. Lymphocytes et réaction spécifique. Activité: Fiches 6/7 doc 2 p 92 et 6 p 93 Selon la gravité de l'infection, la phagocytose rapide et non spécifique, ne suffit pas. Une seconde réponse immunitaire plus lente et spécifique se met en place. Lorsqu'un antigène (Ag) est reconnu, des lymphocytes spécifiques à cet antigène se multiplient rapidement. Parmi les lymphocytes on distingue : - les lymphocytes B spécifiques qui sécrètent dans le sang des anticorps* (Ac) capables de se fixer spécifiquement sur les antigènes et de les neutraliser. Il y a formation d'un «complexe antigène/ anticorps». * Molécule produite par des lymphocytes B pouvant se lier spécifiquement à un antigène. Schéma >>> Ces complexes sont alors ingérés et digérés par phagocytose et permettent l'élimination des antigènes. 15

16 - les lymphocytes T qui détruisent par contact des cellules infectées par un virus. Cette réaction immunitaire est plus lente, elle est spécifique. Bilan: Plaquettes Coagulation du sang Hématies = GRouges Transport du dioxygène Les cellules du sang Cellules du Système immunitaire Défendre l'organisme contre les microbes Leucocytes = globules blancs lymphocytes Lymphocytes B Lymphocytes T Produisent des Ac Tuent les cellules par contact Cellules phagocytaires EX: Macrophages Phagocytes Polynucléaires... 3 La vaccination et la mémoire immunitaire. Activité: p 94/95 >>Q 1 à 6 Pour que la défense de l'organisme soit plus rapide, certaines cellules conservent en mémoire l'antigène, c'est la base de la vaccination. Certains lymphocytes B " mémoire " sont le support de la mémoire de l'antigène, ce qui permet aux réactions spécifiques d'être plus rapides et plus efficaces lors de contacts ultérieurs avec cet antigène. Dès l'apparition de l'antigène dans l'organisme, il sera reconnu par ces lymphocytes B " mémoire ", ces 16

17 derniers se multiplieront très vite pour produire de très nombreux anticorps. Les lymphocytes T seront également alertés pour réagir plus vite. Ainsi l'antigène sera éliminé plus rapidement. Bilan : La vaccination permet à l'organisme d'acquérir préventivement et durablement (plusieurs mois ou années) une mémoire immunitaire relative à un microorganisme déterminé grâce au maintient dans l'organisme de nombreux leucocytes spécifiques. 17

18 Biodiversité et évolution Les acquis des années précédentes : Les êtres vivants (organismes) sont regroupés en espèce, une même espèce regroupe des êtres vivants qui se ressemblent et qui peuvent se reproduire entre eux. Une espèce se maintient dans un milieu grâce à la reproduction sexuée. Tous les êtres vivants sont formés d'une ou plusieurs cellules, ils sont classés en ensembles emboîtés suivant des critères observables qu'ils partagent. Chaque individu présente les caractères de son espèce, avec des variations qui lui sont propres. Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles, des traces, des restes d'êtres vivants passés. Les paysages anciens peuvent êtres reconstitués en les comparant à des paysages actuels, c'est l'actualisme. Les plaques lithosphériques sont animées de mouvements qui transforment la partie externe de la Terre. Problématique : Comment mettre en évidence et relier l'étude des relations de parenté et l'évolution des êtres vivants? 1 L'évolution des êtres vivants A. L'unité du vivant Quels sont les points communs aux êtres vivants? La cellule, unité du vivant, et l'universalité du support de l'information génétique (ADN) dans tous les organismes, Homme compris, indiquent sans ambiguïté. une origine primordiale commune. La comparaison des espèces conduit à imaginer entre elles des liens de parenté, qui s expliquent par l'évolution. 18

19 B. Représenter des relations de parenté entre les êtres vivants Une espèce nouvelle présente des caractères ancestraux (anciens) et aussi des caractères nouveaux par rapport à une espèce antérieure dont elle serait issue. Un arbre d'évolution récapitule les filiations entre les espèces et les groupes à partir d'un ancêtre commun. Il permet d'apprécier les degrés de parenté entre les espèces. C. L'homme un animal à part? Activité : Fiches «la position de l'espèce humaine» L Homme, Homo sapiens, en tant qu espèce, est apparu sur la Terre en s'inscrivant dans le processus de l'évolution. Il partage des caractères communs avec d'autres espèces comme les chimpanzés, ce qui permet de le classer au sein des: vertébrés, tétrapodes, amniotes, mammifères. Hominoïdes : Groupe correspondant aux grands singes (chimpanzés, gorilles et orang-outans) et aux humains. 19

20 L'homme actuel est l'unique représentant d'une lignée, la lignée humaine, qui s'est diversifiée depuis 7 à 8 Ma à partir d'ancêtres communs aux autres Hominoïdes. 2 Biodiversité et évolution (echelle temps géol) Biodiversité : diversité des espèces dans un écosystème par exemple. Comment les fossiles des roches sédimentaires permettent ils de raconter l'histoire de la vie sur terre? A. Les roches sédimentaires : des archives de la biodiversité Fossilisation bréal Les roches sédimentaires contiennent des fossiles qui permettent de reconstituer les milieux de vie anciens et de les dater. Depuis plus de trois milliards d'années, des groupes d'organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé, et ont pu disparaître. Fossile: reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou simple moulage d'un animal ou d'un végétal conservé dans une roche sédimentaire. 20

21 Roches sédimentaires à Béziers ou Montpellier ou à Digne. La succession des formes vivantes et des transformations géologiques est utilisée pour subdiviser le temps écoulé en ères et en périodes de durée variable. B. Des changements dans la biodiversité Quels sont les changements observés l'échelle d'une région et de la Terre? à La comparaison des faunes et flores fossiles avec celles d'aujourd'hui met en évidence un renouvellement au sein d'un même groupe d'espèces au cours de ces temps géologiques. De nombreux groupes ont aujourd'hui disparu ; d'autres sont apparus et se sont diversifiés, comme les vertébrés. C. Une évolution par à coups L'évolution des êtres vivants est marquée par de grandes crises biologiques, qui vont entraîner des extinctions massives (celles des dinosaures par exemple), certains groupes disparaissent totalement. Ces 5 crises majeures touchent tous les milieux de vie (terrestres et aquatiques). 21

22 D. Les mécanismes de l'évolution L apparition de caractères nouveaux au cours des générations suggère des modifications de l'information génétique : ce sont les mutations. Les individus porteurs de caractères avantageux dans un milieu donné survivent mieux et ont plus de descendants, si bien que leurs caractères se répandent dans la population et au cours des générations : c'est la sélection naturelle. La diversité génétique est à la base de l'évolution des espèces et donc de l'évolution de la biodiversité. C'est Charles Darwin qui a exposé la théorie de l'évolution (1852) qui a démontré scientifiquement ce processus de sélection naturelle depuis confirmé par les connaissances actuelles sur la génétique. 22