Sciences de la vie et de la Terre SVT Term S

97 Pages·2016·10.184 MB·French

by  Manon Corbin,  Marie-Noël Morin-Ganet

Réviser son bac
avec
Sciences de la vie et de la Terre Term S
Une réalisation de
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AVANT-PROPOS
Cet ouvrage, consacré au programme spécifique de Sciences de la vie et de la Terre de terminale S et
conçu par des professeurs enseignant ce niveau, constitue une préparation originale et efficace à l’épreuve
écrite du baccalauréat en SVT.
Pour vous préparer au mieux au baccalauréat, vous trouverez à la fin de l’ouvrage, dans le Guide
pratique, la présentation détaillée de l’épreuve de SVT, les exigences des correcteurs et des recommanda-
tions – y compris des conseils de méthode et d’organisation – pour réussir cette épreuve.
Dans la double page de L’essentiel du cours, les principales notions de chaque chapitre, accom-
pagnées de schémas, sont expliquées et présentées de manière structurée et synthétique, dans le
respect du contenu et de l’esprit du programme officiel de SVT de terminale S. Dans les colonnes,
sont précisément définis les mots et les notions clés du cours et des zoom sur certains points du
programme vous permettent d’approfondir vos connaissances.
Dans Un sujet pas à pas, un sujet complet vous est proposé, accompagné de son corrigé et des conseils
de l’enseignant sur les principaux pièges à éviter. Pour chaque chapitre, c’est l’un des trois exercices de
l'épreuve écrite de SVT qui est traité. L’ensemble des sujets couvre les différents exercices de l’épreuve
écrite de SVT au baccalauréat : partie 1 (restituer ses connaissances lors d’une question de synthèse ou
d’un QCM), partie 2 exercice 1 (raisonner dans le cadre d’un problème scientifique) et partie 2 exercice 2
(pratiquer une démarche scientifique). Cette rubrique se révèle donc être un outil efficace pour s’entraîner
tout au long de l’année à l’épreuve du baccalauréat.
Pour chaque chapitre, des articles issus du quotidien Le Monde, ont été sélectionnés pour leur in-
térêt et leur pertinence au regard d’une ou de plusieurs notions abordées dans le cours. Il s’agit
d’articles récents, qui montrent combien les problématiques des Sciences de la vie et de la Terre
s’inscrivent dans l’actualité, suscitent des polémiques ou des controverses, que ce soit dans le
domaine de la santé ou dans celui de l’environnement. Ces articles montrent également la rapidité de s.
e
l’évolution des connaissances en biologie et en géologie notamment. Les articles choisis vous permettent dit
er
d’approfondir les notions du cours, d’étayer vos propos lors des épreuves, grâce à des exemples issus du nt
Monde, d’alimenter votre réflexion critique et, finalement, d’appréhender les sciences comme un savoir nt i
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toujours en construction. m
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Cet ouvrage est une aide précieuse pour réussir l’épreuve de SVT, et au-delà, pour découvrir la ct
richesse des Sciences de la vie et de la Terre. n stri
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Message à destination des auteurs des textes figurant dans cet ouvrage ou de leurs ayants-droit : si n
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malgré nos efforts, nous n’avons pas été en mesure de vous contacter afin de formaliser la cession si
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des droits d’exploitation de votre œuvre, nous vous invitons à bien vouloir nous contacter à l’adresse diff
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En partenariat avec 6.
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méthodologie, fiches, exercices, sujets d'annales corrigés... des outils gratuits et efficaces e
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pour préparer l'examen. s &
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L’ESSESNOTMIEML ADIUR ECOURS
GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION p. 5
chapitre 01 – Le brassage génétique et sa contribution
à la diversité génétique p. 6
chapitre 02 – Diversification génétique et diversification
des êtres vivants p. 12
chapitre 03 – De la diversification des êtres vivants
à l’évolution de la biodiversité p. 18
chapitre 04 – Un regard sur l’évolution de l’homme p. 24
chapitre 05 – Les relations entre organisation et mode
de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée
chez les plantes p. 30
LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE p. 37
chapitre 06 – La caractérisation du domaine continental :
lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale p. 38
chapitre 07 – Contexte de la formation des chaînes
de montagnes et disparition des reliefs p. 44
chapitre 08 – Le magmatisme en zone de subduction : une s.
e
dit
production de nouveaux matériaux continentaux p. 50 er
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ENJEUX PLANÉTAIRES CONTEMPORAINS p. 55 me
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chapitre 09 – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre p. 56 ct
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chapitre 10 – La plante domestiquée p. 60 n
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LE MAINTIEN DE L’INTÉGRITÉ DE L’ORGANISME : m
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QUELQUES ASPECTS DE LA RÉACTION IMMUNITAIRE p. 65 o
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chapitre 11 – La réaction inflammatoire, un exemple et
n
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de réponse innée p. 66 si
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chapitre 12 – L’immunité adaptative, prolongement n, diff
o
de l’immunité innée p. 72 cti
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chapitre 13 – Le phénotype immunitaire au cours de la vie p. 78 o
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En partenariat avec 6.
NEURONE ET FIBRE MUSCULAIRE : LA COMMUNICATION NERVEUSE p. 83 1
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chapitre 14 – Le réflexe myotatique, un exemple de e,
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pour préparer l'examen. chapitre 15 – Motricité volontaire et plasticité cérébrale p. 88 s & L
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LE GUIDE PRATIQUE p. 93 s
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génétique

et évolution
sac amniotique
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L’ESSENTIEL DU COURS
MOTS CLÉS Le brassage génétique
ALLÈLES
et sa contribution à la
Versions différentes d’un même
gène, caractérisées par de légères
différences au niveau de leur sé-
quence nucléotidique. diversité génétique
CHROMOSOMES
HOMOLOGUES
Chromosomes appartenant à une
même paire dans le caryotype Tous les individus appartenant à une même espèce pos-
d’une espèce diploïde. Ils portent
sèdent le même nombre de chromosomes et les mêmes
les mêmes gènes, au même locus,
mais pas forcément les mêmes gènes, occupant la même position le long de l'ADN. Au cours
allèles. de l’évolution, des mutations peuvent conduire à l’apparition de
DIPLOÏDE (2N) différentes versions des gènes : les allèles. Différents brassages
Qui possède deux représentants au cours de la reproduction sexuée expliquent que chaque
homologues de chaque chromo-
individu (hormis les jumeaux vrais) soit génétiquement unique,
some, c’est-à-dire des paires de
chromosomes. c’est-à-dire possède une combinaison unique d’allèles.
GAMÈTE
Cellule reproductrice haploïde Une multitude de gamètes homologues se placent côte à côte : ils s’apparient.
(ovule chez la femelle, spermato- différents En métaphase I (3), les chromosomes se disposent
zoïde chez le mâle). Chez les organismes diploïdes, la reproduction sexuée sur le plan équatorial, au centre de la cellule. En
implique la formation de cellules reproductrices, ou anaphase I, les deux chromosomes de chaque
HAPLOÏDE (N) gamètes haploïdes, contenant chacune la moitié de paire se séparent et migrent chacun aléatoirement s.
e
Qui possède un seul exemplaire de l’information génétique de l’individu qui les produit. vers l’un des pôles de la cellule. Les chromosomes dit
chaque chromosome. À l’exception des gamètes, chacune des cellules d’un d’origine paternelle ou maternelle se répartissent er
nt
ZOOM SUR… organisme diploïde possède des paires de chromo- au hasard, les paires étant indépendantes les unes nt i
somes homologues : l’un d’origine paternelle et des autres. C’est le brassage interchromosomique. e
m
l’autre d’origine maternelle. La première étape de En fin de télophase I, deux cellules haploïdes, ne e
LINET BERRACSHSRAOGMEO SOMIQUE lcae lfluolramiraet aiopnp edléees mgaéimosèet,e qsu ei spte rumnee t ddo’oubbtelen idri qvuisaitorne 1 X 4 n strict
Il correspond à la migration indé- cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Elle A1 A2 Y atio
pendante des différentes paires est précédée d'une copie à l’identique du matériel C1 C2 c
B1 B2 ni
de chromosomes au cours de la génétique (réplication de l’ADN). Chaque chromosome D1 D2 u
m
première division de méiose. On m
peut le mettre en évidence en ana- Quantité d’ADN par cellule Cellule à 3 paires Sépàa 3r acthioronm deo slao mceellsu àle 2 e cnh rdoemuxa tciedlelus les co
lysant les résultats de croisements de chromosomes (un de chaque paire) et
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ép(gtaèuinrdeeisas d ninet dcdhéeprso egmnèdnoasenostm ps)oe.sr tdéisf fpéraern dteess 4Q Rdépe lli’cAaDtiNon Séparatiohno mdeosl ochgruoemsosomes 2 5 diffusio
A1 C2 A2 C1 n,
LE BRASSAGE chSroémpaartaitdieosn sdœeusrs B1 D2 B2 D1 ctio
INTRACHROMOSOMIQUE 2Q A1 C2 C1 A2 odu
Il augmente la diversité des ga- B1 D2 D1 B2 pr
pmrercèootpemhs abesnien f édoeresm pparaenrmt cdireèosrse cs hidnrigov-miosivaoetnrid edenes Q Rdéep ll’iAcaDtiNon 1dèree dmivéiisoisoen 2dee d mivéiisoiosen sœFourprm aprao truiéorp nclhi dcaa’uqtiunoeen cc dhherr ool’AmmDoaNtsio dme e dLaa nSdsée puchaxraiaèqtmuidoeein v cd eidislveiluosis nlcieoh d inrseo s dmmuee éam idtoieéds ileeoass pesœr aebumoriusè triet 2016. Re
méiose. Les gamètes de type re- Interphase Méiose Temps 3 à 4 celludlee sc hpaoqsuséed paanitr ec hàa ucnuen ceh urno mchartoidmeosome de,
n
combiné possèdent une nouvelle Variation de la quantité de matériel chromosomique lors o
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cdoems pbairneanitsso nne dp’raélsleènletsa itq. uO’nau pceuunt de la méiose Chromatide Chr soœmuartide & Le
mettre en évidence ce brassage en passe alors d’une chromatide à deux chromatides Gène A s
Allèles du gène A e
analysant les résultats de croise- sœurs. La méiose est une double division cellu- ol
mpaern utsn eé tmudêimanet pdaeisr eg dène ecsh proomrtéos- elanir pe l(u2s)i. eLuar sp réetmapieèrse. Aduiv icsoiounrs ddee m laé iporsoep shea dseé rIo, uleles LeRs écpharaorutm icteioonsnotr mdee edsse c dlhaer cocehmlaluoqslueoe.m peasi re Allèles Gdèun geè Bne B es éc
se répartissent aléatoirement d’un côté d
somes (gènes liés). chromosomes se condensent, puis les chromosomes ou de l’autre du plan équatorial Chromosome e
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6 Génétique et évolution
L’ESSENTIEL DU COURS
ZOOM SUR…
portant plus qu’un seul chromosome de chaque pêcher le déroulement des divisions de l’embryon
paire, sont formées (4). et conduire à un avortement spontané.
La seconde division de méiose ressemble à une LES ANOMALIES
mitose : les deux chromatides sœurs de chaque Les anomalies au cours de la CHROMOSOMIQUES
chromosome sont séparées. Une cellule en méiose méiose : sources de troubles Des perturbations du déroulement
donnera donc quatre cellules différentes, contenant mais aussi de diversification de la méiose peuvent conduire à
une copie de chaque gène, soit l’allèle d’origine Lors de la méiose, deux chromosomes (méiose I) des anomalies chromosomiques
paternelle, soit l’allèle d’origine maternelle (5). ou deux chromatides (méiose II) peuvent migrer dont quelques-unes peuvent être
vers le même pôle de la cellule. Dans ce cas, viables : trisomie 21, trisomie 18
Crossing-over entre chromosomes homologues en prophase de première division de méiose certains gamètes porteront un chromosome de (mortalité avant l’âge de 1 an) ou
moins, et d’autres un chromosome surnumé- trisomie 13 (décès in utero ou avant
Chiasma
raire. Ces gamètes peuvent être fécondants, mais 3 mois). Elles peuvent aussi toucher
le zygote ne possédera pas le nombre de chromo- les chromosomes sexuels : triso-
somes spécifique de son espèce : s’il est viable, mie XXY (syndrome de Klinefelter,
l’individu sera porteur d’une anomalie chromoso- homme stérile), trisomie XYY, tri-
mique, comme une monosomie (45 chromosomes somie XXX ou monosomie X (syn-
au lieu de 46) ou une trisomie (47 chromosomes). drome de Turner, femme stérile).
Enjambement des chromatides Échange de matériel génétique
Chromosomes remaniés
LES FAMILLES
Le brassage intrachromosomique
MULTIGÉNIQUES
Les chromosomes homologues sont si étroitement • Certains ensembles de gènes
accolés lors de la prophase I que des échanges de se caractérisent par de grandes
matériel génétique peuvent se produire entre chro- similitudes au niveau de leurs
matides : c’est le brassage intrachromosomique. séquences. Ces gènes sont situés
Au hasard, les chromatides chevauchantes se cou- à des locus différents sur un
pent, puis le bras coupé se ressoude avec l’autre même chromosome ou sur des
chromatide. C’est le crossing-over. chromosomes différents. Une res-
Ainsi, à partir d’une cellule mère de gamètes mâles, semblance de plus de 20 % n’est
on obtient quatre spermatozoïdes génétiquement pas le fait du hasard, mais d’une s.
e
différents. Pour les gamètes femelles, les divisions parenté. Ces gènes résulteraient dit
sont inégales car seule une cellule garde tout le de duplications à partir d’un gène er
nt
cytoplasme ; les autres dégénèrent. Si dans les ancestral. Ce mécanisme, associé nt i
gamètes mâles la méiose est achevée, pour les à des mutations qui se produisent e
m
gamètes femelles, la méiose est arrêtée en cours de manière indépendante sur les e
d(aev apnrto clae sfséucso nedt ast’iaocnh èovne rpaa ralpe rdèos nlca dfé’ocvooncdyattei oent Aenn opmreamliieè rdee d riévipsaiornti tdieo nm déeioss ceh :r loa mmoositoiém deess hcoemlluolelos gfiulleess dd’iefxféprleinqutse rd lu’epxliisctaetnacse, pdeesrm faemttirllaeist n strict
non d’ovule). acuhrrao muno cshormome eonso mmoei nssurnuméraire, l’autre moitié aura un mgèunlet icgoénnsitqituuees .u Lnae d suopulriccaet dioen d div’uern- catio
Le hasard de la fécondation sification car la protéine codée par uni
m
Les brassages au cours de la méiose permettent Lors des crossing-over, des morceaux de chroma- gène peut acquérir de nouvelles m
o
d’obtenir une grande diversité de gamètes conte- tides peuvent être échangés de façon inégale : les fonctions par mutations du gène c
nant chacun une combinaison unique et nouvelle gamètes qui résultent de ces divisions peuvent dupliqué, sans que le gène et la pro- et
n
d’allèles. Chez chaque parent, un seul de ces ga- soit ne plus porter certains gènes (on parle de téine d’origine ne soient affectés. o
si
mètes sera impliqué dans la fécondation. délétion de gènes), soit en avoir deux copies (on • L’exemple de la famille des glo- u
Dans une fratrie humaine, la probabilité que deux parle alors de duplication de gènes). Si la fécon- bines chez l’homme. diff
individus non jumeaux vrais soient génétiquement dation implique un gamète portant l'une de ces L’hémoglobine est une protéine on,
identiques est quasiment nulle. anomalies, l’embryon peut ne pas survivre ou constituée de l’association de cti
u
Dans l’espèce humaine, la migration indépendante présenter des malformations dues à cette anoma- quatre chaînes polypeptidiques. od
des chromosomes (brassage interchromosomique) lie génétique. Dans certains cas, la duplication de Au cours de sa vie, l’organisme pr
e
permet théoriquement la formation de 223 types gènes a permis de créer des familles multigé- humain fabrique plusieurs types R
de gamètes différents et la rencontre au hasard niques, comme les gènes du complexe majeur d’hémoglobines, constituées de 16.
0
avec un gamète de l’autre sexe conduit à chaque d’histocompatibilité (CMH) ou les gènes codant chaînes de globines différentes : 2
fécondation à (223)2, soit 70 000 milliards de combi- pour les globines. chaînes zêta, epsilon, alpha, bêta, de,
n
naisons possibles pour une cellule-œuf ou zygote. gamma ou delta. Les six gènes co- o
M
Ce chiffre est très sous-évalué car il ne tient pas dant pour ces globines sont situés e
compte du brassage intrachromosomique dû aux UN ARTICLE DU MONDE À CONSULTER sur des locus différents sur les & L
crossing-over. Une quasi-infinité de combinaisons chromosomes 16 et 11. La com- s
e
génétiques différentes sont en réalité possibles. • Chromosomes – Le complexe du « Y » paraison des séquences d’acides ol
c
Toutefois, seule une fraction de ces zygotes est p. 10-11 aminés des différentes globines s é
viable et peut poursuivre son développement. Une (Florence Rosier, Le Monde daté du 30.04.2014) permet de constater leur grande e
d
anomalie chromosomique peut par exemple em- ressemblance. e
u
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Génétique et évolution 7
L’EUSNS SEUNJTEIET LP DASU ÀC OPAUSRS
NOTIONS CLÉS Partie 1 : La méiose
CONVENTIONS
D’ÉCRITURE
EN GÉNÉTIQUE Le QCM c) une non-disjonction de la paire chromosomique
En génétique, les différents allèles Cochez la proposition exacte pour chaque question n° 21 lors de la division II de la méiose.
d’un gène sont désignés par une de 1 à 6. d) un accident génétique uniquement lors de la
ou deux lettres. 1. Cette photographie représente une cellule à : formation des gamètes femelles.
L’allèle dominant est écrit en
majuscule ou minuscule et porte
le signe (+) en exposant ; l’allèle Une cellule d’anthère
récessif est écrit en minuscules de lys en division
et ne porte pas de signe. Ex. : chez
la drosophile, les ailes peuvent
être vestigiales (allèle vg) ou nor-
males (allèle vg+). Le phénotype
s’écrit entre crochets. Ex. : [vg+]
signifie que la drosophile porte
des ailes normales. Le génotype
s’écrit entre parenthèses. Les deux
allèles que possède l’individu
diploïde sont séparés par deux a) 2n = 24, en anaphase d’une mitose.
traits dont chacun représente l’un b) 2n = 24, en anaphase I d’une méiose.
des chromosomes homologues. c)2n = 12, en métaphase d’une mitose.
Ex. : le génotype d’une drosophile d) 2n = 12, en anaphase II d’une méiose.
hétérozygote s’écrit (vg+//vg). 2. La mitose :
a) est source de diversité génétique.
CROISEMENT TEST, b) donne naissance à 4 cellules à partir d’une cellule.
TEST CROSS c) conserve toutes les caractéristiques du caryotype. s.
e
Croisement d’un individu présen- d) permet la production des gamètes. Le sujet de question de synthèse dit
tant le phénotype dominant avec La diversité du vivant a pour origine de nombreux er
nt
un homozygote récessif, c’est-à- 3. La méiose produit : mécanismes dont certains sont d’origine génétique. nt i
dire porteur des allèles récessifs a) 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. En prenant comme exemple la transmission de deux e
m
des gènes considérés. Le croise- b) 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. gènes liés, montrez comment lors de la méiose il peut e
mpheénnto tteyspt ep edrems edt,e spcaern ld’éatnutdse, ddue cd)) 42 cceelllluulleess dhiappllooïïddeess à à p paarrttiirr d d’’uunnee c ceelllluullee ddiippllooïïddee.. sV’oeftfreec etuxepro usén sberraas saacgcoe mdep la’ignnfoér dme astcihoénm géans.étique. n strict
mgaemttèrtee esn d luu mpaièrreen lte p gréénsoetnytpaen dt eles 4. La réplication de l’ADN a lieu : Le corrigé catio
ni
phénotype dominant. a) entre les deux divisions de la méiose. QCM : 1. b), 2. c), 3. a), 4. d), 5. d) 6. b) u
m
b) uniquement avant une mitose. m
DOMINANCE/ c) uniquement avant une méiose. L’analyse du sujet de question co
RÉCESSIVITÉ/ d) avant la première division de la méiose de synthèse et
n
CODOMINANCE La précision « deux gènes liés » permet de limiter o
si
Lorsque les deux chromosomes 5. Lors d’une méiose se déroulant sans anomalie, il le sujet au brassage intrachromosomique. Il s’agit u
homologues portent des allèles peut s’effectuer : alors de trouver un génotype parental pertinent diff
différents pour un même gène, a) un brassage intrachromosomique entre chromo- (hétérozygote) pour deux couples d’allèles portés on,
celui qui s’exprime au niveau somes non homologues. par la même paire de chromosomes, puis de re- cti
u
du phénotype est appelé « allèle b) un brassage interchromosomique entre chromo- présenter les phases de la méiose appropriées, en od
dominant ». L’autre est récessif. somes homologues. insistant sur différents moments de la prophase I pr
e
Si les deux allèles s’expriment, c) un brassage interchromosomique puis un brassage (crossing-over). R
comme dans l’exemple du groupe intrachromosomique. 16.
sanguin AB, ils sont dits « codo- d) un brassage intrachromosomique puis un brassage Proposition de corrigé 20
minants ». interchromosomique. Introduction : La méiose est définie comme la divi- de,
n
sion cellulaire permettant la production de gamètes o
M
HOMOZYGOTE/ Le document suivant représente le caryotype d’un haploïdes ne portant qu’un allèle pour chaque gène e
HÉTÉROZYGOTE enfant atteint d’une anomalie chromosomique. sur les deux que possède le parent. & L
Un individu peut posséder deux 6. Le caryotype ci-dessous peut avoir pour origine : Problématique générale : Comment expliquer que s
e
allèles identiques pour un gène : a) une duplication du chromosome 21 lors de la des parents ne puissent engendrer que des descen- ol
c
il est alors homozygote pour ce méiose. dants génétiquement différents ? é
s
gène. S’il possède deux allèles dif- b) une non-disjonction de la paire chromosomique Problématique limitée au sujet : Dans le cas de e
d
férents, il est hétérozygote. n° 21 lors de la division I de la méiose. gènes liés, comment expliquer que des descendants e
u
r
8 Génétique et évolution
L’EUSNS SEUNJTEIET LP DASU ÀC OPAUSRS
ZOOM SUR...
puissent porter des associations d’allèles différentes
de leurs parents ? Ce qu’il ne faut pas faire
Point de départ : Une cellule souche de gamète d’un • Cocher plusieurs réponses par question dans le La drosophile, organisme
parent hétérozygote pour deux gènes portés par la QCM : une seule est exacte. modèle en génétique
même paire de chromosomes. • Confondre brassage interchromosomique La mouche drosophile est devenue
(métaphase et anaphase I) et brassage un organisme modèle en géné-
I. Deux gènes liés sont censés migrer ensemble lors intrachromosomique (prophase I). tique depuis le début du XXe siècle.
de l’anaphase I de la méiose • Négliger les schémas ou représenter Elle présente notamment l’avan-
Résultat : on peut former deux types de gamètes des chromosomes trop petits. tage de n’avoir qu’un petit nombre
seulement concernant les deux gènes étudiés. • Se tromper en plaçant les allèles sur les de chromosomes. Les résultats
chromosomes de la cellule parentale de départ. obtenus ont pu être extrapolés
II. Les résultats expérimentaux révèlent des recom- • Omettre d’évoquer le brassage interchromoso- aux autres organismes. Ce sont
binaisons mique même si, en considérant uniquement deux notamment les travaux sur la dro-
Les analyses de croisements entre un hétérozygote et gènes liés, ce brassage n’est pas visible. sophile qui ont permis de faire le
un double homozygote récessif effectués en labora- • Traiter la fécondation alors que le sujet lien entre les chromosomes et les
toire, chez la drosophile par exemple, montrent que ne porte que sur la méiose. caractères héréditaires.
les parents hétérozygotes produisent en réalité quatre
DATES CLÉS
types de gamètes, mais dans des proportions
qui ne sont pas équivalentes : une majorité I. Deux gènes liés migrent ensemble
de gamètes « parentaux » et une minorité de a+ a+ a a 2d ’caolluèplelses lors de l’anaphase I de la méiose. L’histoire de la génétique
gamètes « recombinés » qui portent des associa- 2 gènes liés a+ a+ a a • 1866 : Mendel, prêtre et bota-
Gène A :
tions d’allèles qui n’existaient pas chez le parent. allèles a+ et a niste, élabore les premières lois
Gène B : de la transmission des caractères
allèles b+ et b
III. Les échanges entre chromosomes homo- b+ b+ b b b+ b+ b b héréditaires.
logues Cellule souche de gamète Télophase I • 1879 : Fleming observe le com-
Les recombinaisons ont lieu en prophase I du parent hétérozygote portement des chromosomes au
de méiose, au moment de l’appariement des cours de la mitose.
chromosomes homologues. Des crossing-over a+ a+ a a • 1888 : Strasburger observe le
se forment et les chromosomes échangent des comportement des chromosomes s.
e
portions de chromatides : c’est le brassage intra- au cours de la méiose. dit
chromosomique. Cependant, pour un couple de b+ b+ b b • 1901 : De Vries introduit la notion nter
gènes donné, les recombinaisons homologues Télophase II de mutation. nt i
n’ont lieu que dans un certain pourcentage des • 1902 : Sutton et Boveri proposent e
m
méioses au moment de la formation des gamètes. que les chromosomes soient les e
Cuonn ccoluuspiloen d :e L ’égtèundees dleié csr opiesremmeetn dtse c omnectetrrnea ennt chroLmesoc sréPoocrsohmspianhengas-sgo ehve Ieosr menotlroegues a+Cgharmomètaetsi d«epsa preanretanutaxl»eas p•ti oq1ru9te0e.u6r s: Jdoeh al’ninsfsoernm ianttiroond ugéitn éle- ation strict
évidence le brassage intrachromosomique, qui terme « gène » pour désigner un c
a+ aa+ a ni
augmente la diversité possible des gamètes. Si facteur héréditaire. u
m
l’on considère l’ensemble des chromosomes et • 1915 : Morgan apporte les preuves m
o
des gènes d’un individu, la combinaison du b+ b expérimentales de la théorie chro- c
brassage intrachromosomique et du brassage b+b+b b mosomique de l’hérédité grâce à et
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idnetse rdchifrfoémreonstoems ipqauier e(ms idger actihorno imndoéspoemnedsa netne ProFipnh daese I Chgraommèatetisd «erse rceocmombibniénsé»es •s e1s9 4ét1u : Bdeeas dsluer e lte Ts adtruomso épthabilleisss.ent usio
méiose I) permet de produire une infinité de a+ aa+ a a a+ qu’un gène est responsable de la diff
gamètes différents. La fécondation réunira au synthèse d’une enzyme (protéine). on,
hasard deux gamètes parmi de nombreuses • 1944 : Avery, McLeod et McCarty cti
u
possibilités. b+b+ b b b+ b dpéocrot udver eln’int fqourem la’AtDioNn egsétn léet isquupe- prod
e
chez la bactérie. R
• 1953 : Watson et Crick élaborent le 16.
0
AUTRES SUJETS POSSIBLES AU BAC SUR CE THÈME modèle de la structure en double 2
hélice de l’ADN grâce aux travaux de,
n
Partie 1 : Synthèse sans documents de Franklin. o
M
– Discutez des conséquences possibles des anomalies survenues lors de la méiose et de la fécondation. (schémas • 1959 : Lejeune met en évidence e
attendus) l’anomalie chromosomique de la & L
Partie 2.1 : Rédigé (tableau à compléter) trisomie 21 (syndrome de Down). s
e
– Ordonnez et annotez des clichés d’observation de différentes phases de la méiose. • 1988 : lancement du projet Gé- ol
c
Partie 2.1 : QCM avec document nome humain. é
s
– Étude d’un graphique représentant l’évolution de la quantité d’ADN au cours de la méiose et de la fécondation. • 2003 : achèvement du séquen- e
d
çage complet du génome humain. e
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r
Génétique et évolution 99
L'ARTICLE DU
Chromosomes – Le complexe du « Y »
C’est le plus petit de nos chromosomes. Le « Y » est l’apanage des hommes.
Certains prédisent sa disparition, d’autres soulignent sa résilience. Des études récentes
relancent le débat. Premier volet d’une enquête sur science, sexe et genres.
Le chromosome mâle est-il sachusetts) porte haut le style de chiens] et les “lézards-dragons”, d’un gène (SOX3) a créé un nou-
menacé d’extinction ? Si Harvard – jusque dans cet accent nous aide à retracer l’histoire veau gène, SRY, qui a déterminé
petit mais précieux, ténu aristocratique qui signe l’upper- évolutive de nos chromosomes les caractères du sexe mâle. Ce
mais têtu, le « Y » est-il, comme class de la Nouvelle-Angleterre. sexuels, mais aussi à comprendre gène a surgi sur un des chromo-
le prétendent certains généti- David Page est surtout l’un des leur caractère si étrange. Le chro- somes d’une paire d’autosomes :
ciens, condamné à s’amenuiser plus éminents spécialistes du mosome X est ainsi rempli de l’ancêtre primitif du Y, ou « proto-
encore et encore, jusqu’à finir chromosome Y. C’est lui qui, en gènes brain and balls. » Y ». L’autre chromosome de cette
par s’effacer ? Ou bien est-il 1999, identifiait la première muta- Brain, en anglais, désigne le paire est devenu l’ancêtre du X : le
enfin devenu stable et résistant, tion d’un gène du Y responsable cerveau. Quant au mot balls, il « proto-X ». A ce stade, ces deux
comme l’affirment d’autres d’une infertilité masculine. Lui qualifie – en un terme fleuri que chromosomes restaient pourtant
experts ? Depuis une dizaine qui, en 2003, achevait le séquen- la décence interdit de traduire ici – très semblables, hormis le gène de
d’années, le débat, souvent ani- çage de ce chromosome. L’un des les glandes génitales mâles. De détermination du sexe.
mé, parfois « haut en couleur » plus brillants défenseurs du plus fait, le chromosome X a accumulé, Mais l’acquisition du gène SRYa
mais toujours élégant, oppose exigu de nos chromosomes. semble-t-il, des gènes importants entraîné l’accumulation progres-
les meilleurs spécialistes du do- Face à lui, en avocate générale : la dans la cognition et les fonctions sive, sur le proto-Y, de mutations.
maine. Il est aujourd’hui ravivé flamboyante Jenny Graves, 73 ans, reproductives mâles et femelles. Si Celles, bénéfiques pour le mâle,
par plusieurs études, dont deux qui n’a rien de l’austérité attendue bien que, dès 2002, Jenny Graves le ont été conservées. Avec pour effet
publiées le 24 avril dans Nature. d’un accusateur public. Volontiers qualifiait de chromosome « smart une divergence croissante entre le
Confondant paradoxe : c’est un provocatrice, elle aussi fait autori- and sexy » (« intelligent et sexy »). proto-Y et le proto-X. Devenus trop
bien chétif chromosome, fra- té dans son domaine : la génétique Et la généticienne de poursuivre : différents, ces deux chromosomes s.
e
gile et peut-être éphémère, qui évolutive. « Une scientifique très « Les gènes du X ont joué un rôle ont alors perdu la capacité de se dit
détermine le sexe fortiche. En impressionnante », estime Eric important dans l’évolution rapide « recombiner » entre eux – c’est-à- nter
soi, le Y est un oxymore : il est Pailhoux, de l’Institut national de de l’espèce humaine. De son côté, dire d’échanger des fragments de nt i
le frêle support du sexe fort, le la recherche agronomique (INRA) le Y humain est devenu un chro- chromosome, lors de la formation e
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socle gracile du sexe aux muscles à Jouy-en-Josas (Yvelines). « Une mosome pathétiquement petit : des cellules reproductives. Or cet e
ct
si habiles, l’évanescent détermi- forte personnalité, passionnée et il a perdu la plupart de ses gènes, échange est crucial pour l’autoré- stri
nant du sexe puissant… Bref rap- très attachante, mais aussi très hormis le gène de détermination paration des chromosomes. n
o
pel préliminaire : dans l’espèce respectée », dit Edith Heard, pro- du sexe mâle[le gène SRY]. Il se dé- Le proto-Y ne pouvant plus se re- ati
humaine aujourd’hui, comme fesseure au Collège de France et grade rapidement et pourrait bien combiner avec un partenaire, il est nic
chez la plupart des mammifères spécialiste du chromosome X à avoir entièrement disparu dans devenu vulnérable aux accumula- mu
placentaires et des marsupiaux, l’Institut Curie (Paris). les prochains millions d’années, tions d’« accidents » génétiques. Il m
o
les individus masculins sont XY Professeure émérite à l’Univer- avec des conséquences inconnues a ainsi collectionné les séquences c
(dotés d’un chromosome sexuel X sité nationale australienne, Jenny pour notre espèce. » d’ADN répétées, inversées, ampli- n et
et d’un chromosome sexuel Y) et Graves prédit depuis plus de dix Pour comprendre la suite, il nous fiées (« amplicons ») ou en miroir sio
ldees dienudxiv cidhuros mfeomsoemlleess, XX)X. (dotés achnrso lma o«s ofmin ep Yro g: rdaamnms é1e0 »m dilu- ftaouirte r eévveonluirt isvuer ldae f ansocsin cahnrtoe mhios-- (q«u pea lluini dar doomnensé » D). aDv’oidù Plea gsue r:n «o Lme n, diffu
« À votre gauche, le grand et lions d’années, annonçait-elle en somes sexuels. Cette saga débute il Palais de cristal génétique ». Et o
majestueux chromosome X. Sur 2002 dans Nature. Dans cinq mil- y a environ 300 millions d’années. cette accumulation a entraîné son ucti
d
sa droite, le minuscule et dis- lions d’années, prophétise-t-elle Auparavant, nos très lointains amenuisement progressif. « Selon o
cret chromosome Y… Pourquoi depuis 2009, tout en affûtant les ancêtres étaient-ils hermaphro- Jenny Graves, lorsqu’un chromo- epr
R
riez-vous ? J’ai passé toute ma arguments de cette sombre pro- dites ? Leur sexe était-il déterminé some comme le Y est bourré de 6.
carrière scientifique à défendre phétie. par des facteurs de l’environne- séquences répétées, sa dégénéres- 1
0
l’honneur du chromosome Y, Lors d’une « lecture », donnée ment – comme la température, cence est inéluctable », explique e, 2
face aux insultes qui pleuvaient le 28 janvier 2010 à la Carnegie aujourd’hui encore, chez le cro- Edith Heard. « Car ces séquences d
n
sur sa nature et ses perspectives Institution for Science, à Washing- codile ? Quoi qu’il en soit, il n’y répétées ou en miroir se recom- o
M
d’avenir », témoignait, pince-sans- ton, Jenny Graves décrivait ainsi avait alors que des chromosomes binent entre elles. Des boucles se e
L
rire, le très distingué professeur son approche : « La comparaison non sexuels (chromosomes auto- forment, et des fragments d’ADN &
David Page lors d’une conférence entre les mammifères et d’autres somes). Mâles et femelles étaient à l’intérieur de la boucle sont s
e
TED (technology, entertainment, vertébrés partageant un lointain strictement semblables, d’un point éliminés. » Le chromosome Y a ol
c
design) à Boston, le 11 janvier 2013. ancêtre, tels les kangourous et de vue chromosomique. ainsi perdu les deux tiers de son s é
La soixantaine élégante, le direc- les ornithorynques, les “diables Mais chez un ancêtre commun matériel génétique ancestral. Le de
teur du prestigieux Whitehead de Tasmanie” [des marsupiaux à tous les mammifères, il y a chromosome X, de son côté, a été e
u
Institute (MIT, Cambridge, Mas- carnivores à l’apparence de petits 300 millions d’années, la mutation préservé : les femelles étant dotées r
10 Génétique et évolution