Chapitre 7 : parenté et diversité des êtres vivants dans une population

I Diversité des caractères héréditaires.

A) Relation entre caractères héréditaires et information génétique.

 

Dans le cadre de la lutte contre le paludisme, un programme de lâcher de moustiques mâles stériles a été mis en oeuvre au Burkina.

 

Problème : comment faire pour séparer les mâles moustiques (qui ne piquent pas) des femelles (qui piquent) ?

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Bilan : L'ADN est une molécule universelle (partagée par tous les êtres vivants).

Chaque espèce est définie par ses gènes, qui possèdent tous une position précise sur chacun des chromosomes.

Un gène est une petite partie de chromosome qui porte une information génétique. Les gènes sont à l'origine des caractères héréditaires.

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B) Existence de plusieurs versions du même caractère.

7 millions dautres

Les gènes constituent l'unité d'information spécifique d'une espèce. 

Problème : Comment expliquer la diversité phénotypique au sein d'une même espèce ?

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Définitions : 

allèle : une des versions différentes possibles d'un même gène.

phénotype : ensemble des caractères observables d'un individu.

génotype : ensemble des allèles d'un individu.

 

Revoir "le sang"

Bilan : un gène peut exister sous différentes versions nommées allèles. L'ensemble des allèles permet de définir le génotype. Ce dernier est responsable de la réalisation du phénotype.

 

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C) Origine des allèles

 

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A l'état sauvage, l'axolotl n'existe qu'en une seule couleur : brunâtre, plus ou moins foncé.

Lorsque cet animal a été domestiqué, de nouveaux coloris sont apparus comme les coloris albinos, albinos gold, noir, cuivré...

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Problème : comment ces différents phénotypes sont-ils apparus ?

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Bilan : des mutations peuvent survenir naturellement ou être provoquées par des agents mutagènes (UV, produits chimiques...). Elles sont à l'origine de nouveaux allèles, donc de phénotypes différents. 

Les mutatiosn peuvent affecter toutes les cellules de l'organisme. Lorsque les cellules reproductrices sont touchées, la mutation est transmise à la descendance. Cela peut créer la biodiversité des caractères des individus (couleur de peau, variétés de choux...), mais également des maladies génétiques.

II Stabilité et diversité des phénotypes lors de la reproduction

A division cellulaire et stabilité du phénotype

Rappel : la fécondation et le devenir de la cellule-oeuf.

Caryotype cellule Caryotype cellule Caryotype cellule
caryotype de la cellule oeuf caryotype d'une cellule de peau prélevée chez le même individu caryotype d'une cellule musculaire chez le même individu

Le caryotype d'une cellule-oeuf et des cellules qui en découlent par divisions cellulaires.

On remarque que toutes les cellules issues de la cellule-oeuf possèdent le même caryotype. Pourtant, la cellule de peau et la cellule de muscle proviennent de divisions de la cellule oeuf.

Problème : Comment s'effectue la transmission du génotype d'une cellule à une autre lors des divisions cellulaires ?

 

Chaque cellule de l'organisme fonctionne de façon cyclique : pendant un cycle cellulaire, la cellule va passer par un stade de "repos" puis par un stade de division cellulaire, et ainsi de suite.

Si on s'intéresse à la quantité d'ADN dans une cellule, on constate que juste avant la phase de division, la quantité d'ADN dans la cellule "double".

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Si on regarde au microscope, on constate que les chromosomes ont alors formés de 2 brins qu'on appelle les chromatides.

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Puis, juste après la division cellulaire, on constate que la quantité d'ADN dans la cellule redevient normale (c'est à dire qu'au moment de la division cellulaire, cette quantité a été divisée par deux). Au total, chaque cellule possède donc exactement la même quantité d'ADN puisqu'avant la division cellulaire, l'ADN est multiplié par 2 puis ensuite au moment de la division cellulaire, cette quantité est divisée par 2. ADN X 2 / 2 = ADN

 

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Problème : Comment se déroule la répartition de l'ADN (donc des chromosomes) dans les cellules en division ?

 

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Définitions : 

-mitose : processus de division d'une cellule-mère en deux cellules-filles identiques.

-chromatide : partie d'un chromosome visible au microscope quand une cellule se divise

 

Bilan : toutes les cellules de l'organisme possèdent le même génotype que la cellule-oeuf de laquelle elles découlent par division cellulaire. Cette division, appelée la mitose, permet une égale répartition des chromosomes (et donc de l'information génétique) dans chacune des deux cellules-filles.

 

Remarque : La mitose permet aussi à certains êtres vivants de se reproduire par reproduction asexuée. A partir de quelques cellules, ces êtres vivants reforment un individu complet, dont toutes les cellules sont identiques à celles contenues dans le fragment de départ. Les individus issus de cette reproduction sexuée sont des clones (copies conformes) de l'être vivant de départ.

C'est égalemet de cette façon que les axolotls régénèrent certaines parties de leur organisme qui auraient disparu (ex : membres, queue...)

 

B Conservation des caractères spécifiques lors de la reproduction sexuée

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Problème : comment se transmettent les caractères de l'espèce lors de la reproduction sexuée ?

Les adultes de chaque espèce produisent les gamètes (spermatozoïde et ovule chez l'espèce humaine) nécessaires à la reproduction.

Les gamètes se forment au cours d'une division cellulaire particulière appelée la méiose.

Chez les animaux, les gamètes sont présents dans les glandes sexuelles (testicules chez le mâle et ovaire chez la femelle); chez les végétaux, ils sont présents dans les organes reproducteurs de la fleur (dans le pollen des étamines pour les gamètes mâles et ovules présents dans le pistil pour la partie femelle).

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Bilan : les individus mâles et femelles se distinguent par leur paire de chromosomes sexuels (chez les mammifères, les mâles possèdent une paire de chromosomes sexuels XY tandis que les femelles possèdent une paire de chromosomes sexuels XX).

Lors de la méiose, les adultes fabriquent des gamètes, leurs cellules sexuelles. Ces gamètes ne contiennent qu'un seul exemplaire de chaque paire de chromosomes et donc au total seulement la moitié des chromosomes de l'espèce (ex : chez l'espèce humaine 23 chromosomes)

 

Définition : Méiose : processus de formation des gamètes par deux divisions cellulaires qui réduit de moitié le nombre de chromosomes en ne gardant qu'un seul chromosome de chaque paire.

 

Bilan : La fécondation, fusion de deux gamètes, forme une cellule-oeuf dont le caryotype est identique à celui des autres représentants de son espèce. La reproduction sexuée conserve donc les caractères spécifiques, d'une génération à une autre.

fécondation = reconstitution des paires de chromosome avec un exemplaire venant du père et l'autre venant de la mère.

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Définition : fécondation = reconstitution des paires de chromosome avec un exemplaire venant du père et l'autre venant de la mère.

 

Comparaison des deux types de divisions cellulaires : 

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C Variation du phénotype lors de la reproduction sexuée.

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Problème : comment expliquer les différences de couleurs chez les bébés axolotl ?

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Bilan : à l'issue de la reproduction sexuée, de nouveaux caractères apparaissent chez les descendants. En effet, chaque gamète formé par la méiose hérite au hasard d'une combinaison unique de chromosomes. 

Lors de la fécondation, la rencontre aléatoire d'un spermatozoïde et d'un ovule permet de reconstituer des paires de chromosomes et aboutit ainsi à de nouvelles combinaisons de caractères parentaux. 

La reproduction sexuée permet donc un brassage des caractères observables à chaque génération.

 

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Résumons :