CHAPITRE 1 : Des mécanismes liés à la reproduction à l origine de la diversité génétique... 2

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1 Table des matières CHAPITRE 1 : Des mécanismes liés à la reproduction à l origine de la diversité génétique... 2 I- Déroulement de la méiose, division permettant de produire des gamètes... 4 II Une diversité des descendants liée au fonctionnement des processus de la reproduction sexuée Une variabilité liée au fonctionnement de la méiose Une variabilité liée à la fécondation... 8 III- Des anomalies dans le déroulement de la méiose peuvent aussi conduire à la diversification du vivant Anomalies touchant le nombre de chromosomes Anomalies modifiant le génome CHAPITRE 2 : Diversification génétique et diversification des êtres vivants... Erreur! Signet non défini. I- Des mécanismes génétiques impliqués dans la diversification du vivant... Erreur! Signet non défini. II- D autres mécanismes non génétiques peuvent aussi participer à la diversification du vivant... Erreur! Signet non défini. III- Une diversification liés à des variations dans l expression des gènes du développement... Erreur! Signet non défini. CHAPITRE 3 : De la diversification des êtres vivants à l évolution de la biodiversité... Erreur! Signet non défini. I- La notion d espèce rediscutée... Erreur! Signet non défini. 1. Une évolution de la notion d espèce au cours du temps... Erreur! Signet non défini. 2. La définition actuelle de l espèce... Erreur! Signet non défini. 3. Extinction et spéciation... Erreur! Signet non défini. II- Les mécanismes de la spéciation... Erreur! Signet non défini. 1. Spéciation liée à un isolement géographique (spéciation dite allopatrique)... Erreur! Signet non défini. 2. Spéciation sans éloignement géographique (spéciation dite sympatrique)... Erreur! Signet non défini. CHAPITRE 4 : Un regard sur l évolution de l homme... Erreur! Signet non défini. I- L homme parmi les primates... Erreur! Signet non défini. II- des différences entre l homme et le chimpanzé... Erreur! Signet non défini. CHAPITRE 5 : Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l évolution : exemple de la vie fixée des plantes.... Erreur! Signet non défini. I- Les adaptations de l appareil végétatif aux contraintes du milieu terrestre... Erreur! Signet non défini. II- des adaptations de l appareil reproducteur... Erreur! Signet non défini. III- L adaptation au milieu terrestre : une histoire évolutive... Erreur! Signet non défini.

2 - CHAPITRE 1 : Des mécanismes liés à la reproduction à l origine de la diversité génétique CHAPITRE 1-A-1 : LE BRASSAGE GENETIQUE ET SA CONTRIBUTION A LA DIVERSITE GENETIQUE. LES ACQUIS A MAITRISER POUR BIEN ABORDER LE THEME : (A revoir si nécessaire) Chromosome constitué d ADN, support de l information génétique : Programmes de troisième, revu en seconde et première S. Gène allèle notion de dominance/récessivité au niveau cellulaire et macroscopique : Programmes de troisième, revu en première S / Cf. introduction de ce thème. Existence dans chaque cellule de paires de chromosomes portant les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles (donc génétiquement différents) : Programmes de troisième, revu en première S / Cf. introduction de ce thème. Caryotype identique pour tous les individus d une même espèce : Programmes de troisième/ Cf. introduction de ce thème. Caryotype identique pour toutes les cellules de l organisme (sauf les cellules reproductrices) : Programmes de troisième/ Cf. introduction de ce thème. Production, par un même individu, de cellules reproductrices génétiquement différentes : Programmes de troisième/ Cf. introduction de ce thème. Unicité de chaque individu issu de la reproduction sexuée : Programmes de troisième/ Cf. introduction de ce thème CONTRAT - ÉLÈVE n 1 : LES OBJECTIFS A ATTEINDRE A L ISSUE DU THEME OBJECTIFS DE CONNAISSANCES 1- Savoir définir les mots suivants : diploïde, haploïde, méiose, fécondation, brassage interchromosomique, brassage intrachromosomique, crossing-over, duplication de gène, famille multigénique. 2- Connaître les étapes de la méiose et les phénomènes chromosomiques associés. 3- Savoir expliquer l origine de la variabilité génétique des descendants d un croisement (brassages interchromosomique et intrachromosomique et fécondation). 4- Savoir expliquer comment des anomalies dans le déroulement de la méiose peuvent aboutir à des troubles tels la trisomie ou à la formation de familles multigéniques. OBJECTIFS DE " SAVOIR-FAIRE " 5- Savoir résoudre un problème scientifique en utilisant ses connaissances et des données documentaires. 6- être capable de communiquer sous forme d un schéma. 7- Savoir utiliser une loupe binoculaire. 8- Utiliser le logiciel Anagène. - En classe de seconde nous avons observé la biodiversité aux différentes échelles (écosystème, espèces et génétique), et nous avons vu que la sélection naturelle était l'un des processus créant du tri au sein de cette biodiversité génétique. En classe de première nous avons envisagé les processus de variations génétiques lors de la reproduction cellulaire. En effet nous avons vu que la reproduction cellulaire (mitose et réplication) pouvait être source de variabilité génétique : erreur lors de la réplication, mutations. TP intro En classe de terminale, nous chercherons à comprendre les aspects (génétiques et non génétiques) de la sexualité étant source de diversité du vivant.

3 Introduction L observation du déroulement d une reproduction dans un élevage de drosophiles nous montre que les descendants possèdent : - le même nombre de chromosomes que leurs parents. - soit un phénotype identique à l un des parents, soit un phénotype comprenant des caractéristiques des deux parents. Il y a donc diversification des phénotypes des individus de génération en génération. TP1 : La méiose Belin page 20 et 21 La conservation du caryotype de génération en génération est permise par la succession de deux mécanismes : - la méiose qui permet de passer chez la drosophile de cellules diploïdes à des cellules haploïdes. - la fécondation qui permet de rassembler deux cellules haploïdes pour former une cellule œuf diploïde. La diversité des phénotypes de la descendance s explique par le fonctionnement même de la méiose et de la fécondation. Comment obtient-on un caryotype de gamètes (cellules haploïdes) à partir des cellules diploïdes? Comment le déroulement de la méiose et de la fécondation conduit-il à une diversité des descendants?

4 I- Déroulement de la méiose, division permettant de produire des gamètes La méiose suit une phase de réplication de l ADN et se compose de 2 divisions cellulaires successives (détail des phases : voir TP1 et livre p 35) L anaphase de la 1ère division ou anaphase I assure la séparation des chromosomes homologues. C est cette étape qui permet la formation de 2 cellules haploïdes à partir d 1 cellule diploïde. On l appelle pour cela division réductionnelle. A l anaphase II, les 2 chromatides de chaque chromosome sont séparées. Le nombre de chromosome ne change pas (ils passent simplement d une forme à deux chromatides à une forme à une chromatide. C est la division équationnelle. Ainsi, la méiose permet de former 4 cellules haploïdes à partir d une cellule diploïde. Si l'on mesure la quantité d'adn par cellule au cours de la méiose on obtient le graphe présenté dans le document ci

5 dessus. Il n'y a qu'une seule synthèse d'adn qui se produit pendant l'interphase précédant la méiose : comme toute division la méiose est précédée d'une réplication. Les cellules-filles issues de la première division de méiose contiennent la même quantité d'adn que la cellule-mère bien que possédant 2 fois moins de chromosomes (car ceux-ci possèdent 2 chromatides) et les cellules-filles issues de la deuxième division de méiose contiennent 2 fois moins d'adn que la cellule-mère (car pas de nouvelle synthèse d'adn entre les 2 divisions).

6 II Une diversité des descendants liée au fonctionnement des processus de la reproduction sexuée Une variabilité liée au fonctionnement de la méiose a. Brassage interchromosomique Lors de l anaphase de la 1 ère division de la méiose, la disjonction, indépendante d une paire à l autre, des chromosomes homologues de chaque paire permet une nouvelle répartition des allèles. C est le brassage interchromosomique. TP 2 brassage chromosomique Belin p intra Belin p24 25 inter Exercice fécondation/triso mie Belin p 26 27

7 b. Brassage intrachromosomique La méiose assure aussi un brassage intrachromosomique (des allèles), ou recombinaison homologue par crossing-over, qui consiste à des échanges de fragments de chromatides entre chromosomes homologues appariés lors de la prophase de la 1 ère division de la méiose. => Les 2 chromatides d 1 chromosome ne sont plus identiques du point de vue de l information génétique. => Le brassage intrachromosomique contribue à la variabilité génétique : les chromosomes présents dans les gamètes ne sont pas de simples copies des chromosomes fournis par les parents. L ensemble des brassages conduit à la formation d une diversité potentiellement infinie de gamètes. Remarque : pour identifier le type de brassage on effectue un test cross, c est le croisement entre un individu parent double récessif et un individu de la F1. L intérêt de faire un test-cross : «Les génotypes des individus de la F2 seront le reflet direct des génotypes des gamètes des individus F1 hétérozygotes et de leurs proportions étant donné que l autres parent est double récessif et ne transmettra donc que des allèles récessifs qui à eux seuls ne sont pas responsables du phénotype des individus F2.» Si on obtient une proportion de F2 égale (25%) il s agit de gène indépendant. Sinon il s agit de gènes liés (sur le même chromosome)

8 Une variabilité liée à la fécondation La fécondation en réunissant aléatoirement un gamète mâle et un gamète femelle amplifie considérablement le brassage génétique : chacun des gamètes possède une combinaison d allèles parmi l extrême diversité des combinaisons possibles. Chez l Homme, spermatozoïdes et ovules possèdent une garniture allélique parmi les 2 23X1300X0, 067X0.03 = 2 60 possibles. Le nombre de cellule- œuf que la fécondation peut générer est de 2 60 x 2 60 = 1,32 x (plus de milliards de possibilités). La diversité des zygotes est donc potentiellement infinie. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe. Méiose et fécondation sont source de variabilité génétique : la reproduction sexuée crée des individus génétiquement uniques («Qui fait un œuf fait du neuf»).

9 III- Des anomalies dans le déroulement de la méiose peuvent aussi conduire à la diversification du vivant 1. Anomalies touchant le nombre de chromosomes Belin p questions 1 à 5 TP 3 Anomalies Une disjonction anormale des chromosomes homologues en méiose I, ou des chromatides en méiose II, crée des gamètes avec un nombre anormal de chromosomes : soit un chromosome est surnuméraire, soit il manque. Cette répartition anormale des chromosomes dans les gamètes conduit, après fécondation, à des trisomies ou à des monosomies. 2. Anomalies modifiant le génome. Un crossing-over inégal aboutit parfois à une copie ou duplication de gène. Cela permet de créer un ensemble de gènes apparentés (issus d un gène ancestral commun) qui forment une famille multigénique. L apparition des nouveaux gènes de cette famille, par le fait de mutations aléatoires et différentes d une copie à l autre, peut conduire à l apparition de nouvelles fonctions, ce qui participe à la diversification du vivant.

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