Cours génétique et évolution prépa

Génétique et évolution

B. Ballandonne

13/12/23

Sommaire:

-Programmes

-Révision génétique et évolution

-Sujets APTC et sujet d'exposé

-Documents

Scénario pédagogique

-Manip et expérience

Cycle 3

Cycle 4

Seconde

Programme

Spé Première

Terminale E.S.

Vision globale du thème Génétique et évolution

Spé Terminale

BCPST

Uniquement lycée

Caractériser la richesse, l'unité et la diversité actuelle et passée du vivant. Classer les organismes et établir les liens de parenté.

Cycle 3

Programme cycle 4

Retour prog

Programme cycle 3

Caractériser la richesse, l'unité et la diversité actuelle et passée du vivant. Classer les organismes et établir les liens de parenté.

Retour prog

Programme de seconde

Retour prog

Retour prog

Programme première spécialité

Retour prog

Retour prog

Retour prog

Retour prog

Programme Terminale spécialité

Retour prog

Retour prog

Terminale enseignement scientifique

Retour prog

Retour prog

SV-F Génomique structurale et fonctionnelle

p-34-39

-Génome des cellules et des virus, transmission de l’information génétique -La transmission de l’information génétique au cours des divisions cellulaires chez les Eucaryotes -L’expression du génome -Le contrôle de l’expression du génome -Diversité des mutations et diversification des génomes -Brassage génétique et diversification des génomes

SV-K Evolution et phylogénie

p-51-54

- Les mécanismes de l’évolution -Classer la biodiversité -Analyser des arbres phylogénétiques pour construire des scénarios évolutifs

Lien

Retour prog

Proposition de 3 concepts utilisés ici pour organiser les sujets (d’après rapport jury 2023)

APTC

Leçon d'exposé

Quelques manipulations

• Les brassages lors de la méiose et la fécondation : programme de terminale spécialité Analyse génétique : observations et comptage de plaques de drosophiles (gènes liés et indépendants)

• Mesurim Drosophile.

• Organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées: programme de seconde: Utiliser libmol ou rastop pour visualiser et comparer de l’ADN

• L'expression des gènes dans les cellules: programme de seconde: CFTR

• Les accidents de la méiose : programme de terminale spécialité Comparer des séquences avec anagène et phylogène : construction de phénogramme pour mettre en évidence une famille multigéniques (exemple des globines et/ou des opsines)

• Les divisions cellulaires : programme de première et terminale spécialité Méiose : Observations microscopiques d’anthère de Lys

• Les croisements test et crossing-over programme de terminale spécialité Analyse génétique : observations et comptage de plaques de drosophiles et observation de Sordaria.

• Les divisions cellulaires : programme de première et terminale spécialité Mitose : Protocole pour réaliser des préparations microscopiques (racines)

• Origine des mutations: programme de première spéMutabox souche ade-2

• Lignée clonale: programme terminale spé, gène TERT

• Transferts horizontaux de gènes : Comparer des séquences avec anagène : l’exemple des syncytines et l’origine du placenta

• Mutation et diversité des allèles: programme de première spé Bandelette PTC

• Caractéristique des plantes domestiqué: programme de terminale spécialité Maïs

• Virtual biology lab: Les facteurs explicatifs de la différenciation génétique des populations

• Les mécanismes de diversification non génétiques : programme de terminale spécialité Le chant des oiseaux : utilisation du logiciel Audacity.

• Extraction ADN: cycle 4, banane

• Quadrat/ transect: cycle 4 et terminale ES

• Les mécanismes de l’évolution : programme de terminale spécialité Utiliser Edu’modèle pour mettre en évidence les forces évolutives (dérive génétique, sélection naturelle, mutations)

• Foraminifères et biodiversité: programme de seconde

• Origine de la biodiversitéCollection insectes ou escrgot : cycle 4 et terminale ES

• Evolution humaine: programme de terminale Crânes Hominidé + logiciel Hominoïde

• Origine de la diversité intraspécifique: programme de seconde Génigén2

Peut également être fait avec mesurim2:

Mesurim

FT mesurim 2

Corrigé

Consigne: Exploiter l’ensemble des données pour expliquer l’origine de la capacité de division indéfinie de certaines cellules tumorales en mettant en relation les informations des documents.

Genigen2

Libmol

A l'aide de Libmol visualiser l'interaction entre la protéine ETS1 et le promoteur de TERT A l'aide de génigén2 comparer les séquences du gène TERT et de son site régulateur.

FT Libmol

FT Genigen2

Libmol

FT Libmol

Libmol

FT Libmol

Genigen2

FT Genigen2

Documents

Vidéo

FT coloration

Corrigé

Lien vers application:

http://tice.svt.free.fr/spip.php?article33

Genigen2

FT Genigen2

Corrigé

Edu'modèle

Netbiodyn

Autre possibilité le jeu sérieux:

Edu'modèle

FT Edu'modèle

Corrigé

FT Audacity

Corrigé

FT Dérive génétique

Correction

Préparation micro

http://philippe.cosentino.free.fr/productions/evolution_all/

https://virtualbiologylab.org/NetWebHTML_FilesJan2016/GeneticDriftModel.html

Genigen2

FT Genigen2

Corrigé

Expliquer l'origine de la diversité des phénotypes des individus appartenant à une même espèce.

Autre protocole

Genigen2

Libmol

Corrigé

FT Libmol

FT Genigen2

Corrigé

Utilisation du logiciel Hominidés

Corrigé

FT Hominidés

Consigne: Montrer comment s’est effectuée la sélection des différentes variétés anciennes de maïs présentes sur tout le continent Américain.

Genigen2

Mesurim

FT mesurim 2

FT Genigen2

Corrigé

Genigen2

Documents

FT Genigen2

Virtual Biology Lab

Virtual Biology Lab

Vidéo

http://www.biodiversite2010.fr/L-escargot.html

Documents divers

Livre du labo à la classe vol. 1

Clé concours

Vidéos

ECE

Génétique et évolution sur la clé concours

-Libmol

-Anagène 2

-Lignée humaine

-Caryotype

-Dérive diploïde

-Méiose

-Dérive génétique simple (tirage)

-Mitose

-Droso : Brassage intrachromosomique

-Phalènes

-Phyloboite

-DrosoSimul

-Phylogène (collège et lycée)

-Edumodele

-Populus

-Géné'Pop

-RasTop

-GenieGen

-Réplication de l'ADN

-GénieGen 2

-Homininés

-Transcription

-La lignée humaine

Vidéo Nathan

Stabilité génétique et évolution clonale

Evolution des génomes

Mécanisme non génétique de diversification du vivant

Conséquences génétique de la reproduction sexuée

Complexification du génome

ECE 2023

ECE Eduscol

Endosymbiose des chloroplastes

Brassage intrachromosomique chez la drosophile v1

Génotype et alimentation

Origine endosymbiotique des mitochondries

Identification d’un gène responsable de l’hémochromatose

Brassage intrachromosomique chez la drosophile v2

Transfert horizontal de gènes chez le puceron

La couleur noire du corps chez la drosophile

Brassage génétique chez la Drosophile v1

Brassage génétique chez la Drosophile v2

Mécanisme

Modèle de HW

Isolement génétique

Modèle de spéciation

Biodiversité

Théorie

Transmission

Variation

Expression

Support moléculaire

Génétique et évolution

Evolution

Patrimoine génétique

Transcription

-pré ARN messager

-Introns

-Epissage alternatif

Maturation

-Exons

-ARN messager

Expression

Traduction

-Structure

Au niveau moléculaire

-Protéines chaperonnes

Génotype vs Phénotype

Au niveau cellulaire

Au niveau macroscopique

Allopatrique

Parapatrique

Modèle de spéciation

Sympatrique

Radiation adaptative

Mécanisme macro-évolutifs

Extinction massive

Radiation évolutive

-Libération de niches écologiques

Après d'importante crise

Crises biologiques

-Compétition faible

Action de l'Humain/ 6ème crise

Radiations adaptatives = ensemble de spéciations pendant un temps bref.

Biodiversité au cours du temps

Anneau de spéciation

Observation de l'évolution

Spéciation par polyploïdisation

Souris de Madère

Moustiques du métro de Londre

Origine de la diversité

Moyen de polariser les caractères

Structure ou organes homologues

Classification phylogénétique

Analogie

Synapomorphies

Homologie

Arbre

Homoplasie

Notion d'espèce = concept créé par l'être humain

Isolement génétique

Reproduction sexuée et isolement reproducteur

Moteur spéciation = rupture flux génique

Barrières au flux de gène

Cycle cellulaire

Mitose

Cancer

Divisions cellulaires

Méiose

Transmission

Cycle de vie

Réplication

Mutations induites

Variation

Mutations spontanées

Réplication

Erreurs

En dehors

De l'ARNm à la protéine

On appelle traduction le processus de polymérisation d’acides aminés en chaîne polypeptidique opéré par les ribosomes à partir de la lecture d’un ARNm.

Traduction

Code génétique

ARN maturé

ARN t

Aminoacyl-ARNt-synthétase: enzyme d'activation

Ribosome

De l'ARNm à la protéine

Facteurs protéiques: facteur initiation IF, facteur élongation EF, facteur terminaison RF) + ATP,GTP

Les étapes de la traduction: initiation, élongation, terminaison

Polysome

Règle de correspondance entre langage nucléotidique et protidique

Codons = triplets de base

Non chevauchant et continu

Code génétique

Ponctué

Redondant ou dégénéré

Quasi universel

Génome

chromatine des chromosomes interphasiques

Dynamique du support de l'info génétique nucléaire

Support moléculaire

chromosomes

Composition globale ADN

Structure molécule d'ADN

Non génétique

Fitness

Selection naturelle

Type de selection

Mécanismes

Dérive génétique

Co-évolution

Edition génomique

Eubactéries

Génome

Génome extra-nucléaire

Gènes morcelés

Eucaryote

Génome nucléaire

Séquences

Un peu d'histoire des sciences:

-Antiquité: recherche des lois naturelles qui régissent le monde => Socrate -Jusqu'à la fin du Moyen Age, la pensée "occidentale" s'appuie sur les idées d'Aristote et de Platon, qui établissent la notion d’espèces immuables, avec une échelle de valeurs qui fait de l’être humain le lien entre animaux et anges => créationnisme. -Linné (XVIIIe): recherches ‘à la plus grande gloire de Dieu’, à l'origine de la généralisation du système moderne de la nomenclature binomiale. -Buffon (XVIIIe) ose émettre l’idée que les espèces d’un même genre pourraient provenir du même « moule intérieur », autrement dit seraient issues d’un même ancêtre (sauvage /espèces domestiques) et auraient divergé (se seraient transformées) sous l’influence de conditions environnementales (climat). -1809 : ‘Philosophie zoologique’, JB de Lamarck, une espèce, en se transformant sous l’influence d’une pression environnementale disparaît au profit d’une nouvelle espèce => lignées continues et infinies : les besoins d’un être vivant déterminent son mode de développement, et ses besoins sont eux-même déterminés par le milieu dans lequel il vit. L'hérédité des caractères acquis avec accumulation des modifications au fil du temps (le cou des girafes) qui concerne tous les individus de l’espèce.=>transformisme. -Cuvier, anatomiste hors pair et fixiste qui imaginait mal comment la complexité et les intrications associées à la construction d’un organisme pouvaient s’accommoder d’une quelconque altération => cataclysmisme : catastrophes géologiques (espèces perdues) suivies de créations successives par Dieu.

-Darwin (1859) : « L’Origine des espèces » Il reprit l’hypothèse de Lamarck mais proposa un mécanisme pour la transformation graduelle des espèces : la sélection naturelle qui sélectionne certaines variations individuelles au sein d’une population en favorisant la survie et la reproduction des individus porteurs provoque un écart au type. -Mendel (1865), ce n’est qu’à partir de 1900 que la redécouverte de ses lois régissant la transmission du matériel héréditaire devait donner lieu au développement d’une nouvelle science : la génétique. -De Vries (1848-1935), botaniste redécouvreur du papier de Mendel : il crée le mot mutation pour des variants spontanés se différenciant substantiellement des parents =>nouvelles espèces : théorie mutationniste de l’évolution. -La génétique des populations est née dans les années 1920-30 de la volonté de concilier la théorie darwinienne de l’évolution (variation continue) et les données de plus en plus précises acquises depuis le début du XXe siècle sur la transmission du matériel héréditaire (variation discontinue et hérédité mendélienne). -Dobzhansky, Mayr, Simpson, Stebbins, formule la théorie dite synthétique de l’évolution. Cette théorie intègre les données de la génétique et prend en compte les mutations comme source de variabilité héréditaire, le mécanisme chromosomique de l’hérédité et la sélection naturelle. -Kimura, théorie neutraliste de l’évolution: la plupart des mutations sont neutres et ont une influence négligeable sur la valeur sélective -Lack (1947), les gènes comme unité de la sélection :nous ne sommes que des phénotypes jetables…Ecologie évolutive -Ecologie comportementale : Hamilton (1963) formalise sa théorie de la sélection de parentèle ; Maynard-Smith et Williams, après avoir démontré les limites de la sélection de groupe, insistent sur l’importance du sexe dans l’évolution

Synthèse de la théorie évolutive:

- phénotype ≠ génotype => différences phénotypiques dues aux gènes et à l’environnement. - les effets environnementaux n’affectent pas les gènes transmis aux descendants mais éventuellement leur expression. - variation héréditaire avec gènes comme support au travers des générations / mécanismes chromosomiques de l’hérédité. - mutations dont l’effet (variation) est amplifié par la recombinaison => diversification génétique. - changement évolutif : processus populationnel avec populations géographiquement variables. - changement des fréquences génotypiques dû au taux de mutation et aux pressions, non mutuellement exclusives, s’exerçant sur la variabilité induite : dérive, sélection naturelle. - Définition biologique de l’espèce.

Diversité intraspécifique : origine et description

Support et circulation de l’information génétique:-Gène / locus: continuité des caractères d’une espèce à travers les générations assurée par la transmission d'1 information dont chaque unité constitue 1 gène. Chaque gène, dont l'effet sur 1 caractère est conditionné par 1 fonction cellulaire codée , est disposé à 1 endroit précis sur le chromosome : le locus.Cette continuité obéit à des lois (ex : lois de Mendel)Les mutations modifient la séquence du gène, ce qui entraîne parfois 1 changement du caractère qu'ils contrôlent.Les différents états d’un gène sont appelés allèles. Plusieurs allèles pour 1 gène signifient que ce gène est polymorphe. Le génotype d'1 individu est l'ensemble des combinaisons alléliques qu'il porte pour les locus analysés. Chez les organismes diploïdes, l'état homozygote (≠hétérozygote) signifie que les 2 copies du gène concerné sont semblables

- Populations : sur l'aire de répartition de l'espèce, unités géographiques naturelles à l'intérieur desquelles les individus ont l'occasion d'échanger leurs gènes =communautés reproductrices partageant un même pool génique (Dobzhansky). Population à l'équilibre panmictique si, lors de la reproduction sexuée, l'union des gamètes est totalement aléatoire, chaque gamète emportant 1 allèle donné en fonction de sa seule fréquence et aucun allèle n'étant spécialement lié à un autre. -Structure génétique : définie par les fréquences génotypiques (inventaire de tous les génotypes donc description génétique complète de la pop. 2 allèles : n1/N, n2/N, n3/N ; 0 : allèle perdu ; 1 : allèle fixé) ou par les fréquences alléliques mais, dans ce cas, avec perte d'information ((2n1 + n2)/2N ; (2n3 +n2)/2N).

Description de la variation La diversité des êtres vivants: Biodiversité, concerne tous les niveaux d'intégration. La diversité au sein des espèces est appelée variation et celle entre les espèces diversité taxonomique. Le terme variation traduit le fait que tous les individus d'une même espèce ne sont pas semblables entre eux. La variation peut être individuelle (intra-population) ou géographique (inter-population). Les ressemblances et les différences entre individus peuvent être sous la dépendance de facteurs génétiques, de facteurs du milieu ou des deux à la fois. L’expérimentation permet de préciser le déterminisme du caractère étudié.

Variation non héréditaire : =>âge : méduses/polypes ; larve/imago ; =>saisons : pelage, polyphénisme (alternance de morphes discrets face à une variation temporelle à ‘gros grain’) ;=>condition sociale : castes chez les insectes sociaux=>écologiques : écophénotypes => changements irréversibles : variabilité des feuilles chez la sagittaire ;=>Mante religieuse adulte verte, beige ou brune => pigment brun = pigment tétrapyrolique dérivant du pigment vert par oxydation (irradiation lumineuse) =>tératologiques ou accidentelles

Variation héréditaire : Polymorphismes chromosomiques: remaniements chromosomiques / mutations chromosomiques  changement du nombre de chromosomes sans changement de structure : hétéroploïdie recouvrant aneuploïdie et euploïdie (aneuploïdie vs. polyploïdie) / mutations génomiques marquage chromosomique

Diversité phénotypique:polychromatisme : coquille de Cepaea, le mélanisme industrielpolymorphisme morphologique: coquilles dextres ou sénestres

Diversité moléculaire:Polymorphisme protéinique: protéine native ou dénaturéePolymorphismes moléculaires (ADN): empreinte génétique (microsatelitte), les fragment de restriction

Eléments de génétique des populations

Constitution génétique des populations et principe de Hardy-Weinberg

Le principe de Hardy-Weinberg définit l’hypothèse nulle de l’évolution : en l’absence de mutation dans une population d’effectif infini, les fréquences alléliques restent indéfiniment constantes au fil des générations.

Objectif de la génétique des populations : analyse de l’évolution de la structure génétique. On admet que le changement des fréquences alléliques peut être compris par l'analyse des perturbations de l'équilibre : sélection (reproduction différentielle des génotypes (cf fitness), mutation, migration, accouplements dirigés, dérive (pression dispersive))

-Données nécessaires aux analyses : effectifs de génotypes (et allèles) → fréquences des gènes dans les populations. Cas le plus simple d’un caractère à déterminisme monogénique (gène autosomique, deux allèles codominants A1 et A2) dans une population de N individus diploïdes à reproduction biparentale (6 autres cas...) : - constitution génotypique : f (A1A1) = n1/N, f(A1A2) = n2/N, f(A2A2) = n3/N avec Σni/N = 1 - constitution allélique : calcul des fréquences alléliques : p = (2n1 + n2)/2N ; q = (2n3 +n2)/2N ou encore p = f(A1 A1) + ½ f(A1A2) ; q = f(A2A2) + ½ f(A1A2) - variance de la distribution des estimations (cf. loi binomiale): Var (p) = Var(q) = pq/2N (noter l’importance de N dans le calcul de cette variance)

Un modèle très simple : Hardy-Weinberg (population infinie sans mutation, sélection, migration et croisements aléatoires)

Test de conformité à l’équilibre : utilisation de la distribution de probabilités de la variable aléatoire χ2, mais problèmes sitôt que le nombre devient élevé => tests exacts.

Mesures de la diversité intrapopulation Taux de polymorphisme: - P = (nb locus polymorphes/ nb locus analysés) x 100 - allèles rares détectés dans de grands échantillons (règle des 1% ou 5%) - ne tient pas compte de l’intensité du polymorphisme Hétérozygoties observée et théorique (attendue) - Ho = fréquence des individus hétérozygotes observés danss l’échantillon

Mutations au sens large : modification de l’information génétique d’une cellule <=> variation génétique. Mutation ponctuelle (modification locale de 1 ou quelques nucléotides) ou mutation chromosomique (touchent les chromosome au niveau de leur nombre ou de leur structure).

1. mutations ponctuelles (substitutions, délétions, insertions = additions) a. origine mutations ponctuelles Mutations ponctuelles lors de la réplication : erreurs de réplication par ADN polymérase. Mésappariements ou Insertions ou délétions Mutations ponctuelles lors du stockage / induite ou spontanée : Dépurination, Dimérisation, mutation induite agent mutagène b. correction par des systèmes enzymatiques de réparation de l’ADN Activité auto-correctrice des ADN polymérases ou correction hors réplication par endonucléases ou correction hors réplicationRéversion directe ou réversion par photolyase c. mutations ponctuelles aléatoires et à la fréquence variable Fondamentalement des processus aléatoires = surviennent au hasard et peuvent intervenir en tout lieu d’une molécule d’ADN. Définir la fréquence : un chiffre souvent avancé chez les Eubactéries et régulièrement extrapolé à tous les êtres vivants : Taux de mutation moyen de l’ordre de 10–9 par cycle cellulaire / Taux de mutation lors de réplication de l’ordre de 10–6 par réplication. Taux de mutations et horloge moléculaire. d. mutations ponctuelles et conséquences Mutation ponctuelle et expression génétique : mutation neutre et efficace. Mutation ponctuelle et conséquences à l’échelle des gènes: polymorphisme génique ou poly-allélisme. Mutation ponctuelle et conséquences à l’échelle de l’individu: mutation somatique à l’origine de nombreux cancers. Mutation ponctuelle et conséquences à l’échelle des populations. Mutation ponctuelle et forces évolutives: sélection naturelle et dérive génétique.

2. mutations chromosomiques a. mutations chromosomiques par modification de la structure des chromosomes Délétion (fragment perdu) / Translocation (fragment ajouté à un autre endroit du même chromosome ou sur un non homologue) / Inversion pericentrique ou paracentrique(fragment replacé à l’envers) / Duplication (fragment dupliqué sur même chromosome ou non) b. mutations chromosomiques par modification du nombre de chromosomes = mutations caryotypiques Le plus souvent associées à divisions lors reproduction sexuée (méiose, mitose gamétogène) Portant sur un lot de chromosomes Fréquentes chez les végétaux => polyploïdie / autopolyploïde vs allopolyploïde Plus rares chez les animaux Portant sur un nombre réduit de chromosomes Monosomie (2n -1) / Trisomie (2n+1) / Nullisomie (2n-2) = Aneuploïdie Origine : Non disjonction homologues en 1ère div ou non disjonction des chromatides en 2ème div de la méiose => gamètes n+1 ou n-1 Aneuploïdies monosomiques (trisomies 21 Down, 18 Edwards, 13 Patau) Aneuploïdies gonosomiques (trisomie XXY Klinefelter, monosomie X Turner)

Allopatrique

On parle de spéciation allopatrique au sens large lorsque deux populations se scindent en espèces différentes suite à une séparation spatiale.

La géographie est responsable rupture flux génique.

Sympatrique

On parle de spéciation sympatrique lorsqu’au sein d’une même population ou d’un même ensemble de populations, deux espèces se scindent sans qu’il y ait séparation géographique.

Parapatrique

Dans la spéciation parapatrique, les populations en divergence ne sont pas totalement isolées géographiquement mais possèdent une zone de contact étroite.

Isolement reproducteur incomplet ou spéciation allopatrique inachevée.

 La mitose au sens large ou phase mitotique – qui est généralement celle à laquelle on fait référence quand on parle de « division cellulaire » sans plus de précision – qui est la division d’une cellule-mère en deux cellules-filles génétiquement identiques entre elles et génétiquement identiques à la cellule-mère (à quelques éventuelles erreurs près), du moins en ce qui concerne le génome nucléaire. Cette division comprend une division du noyau ou caryocinèse ou encore caryodiérèse (ou mitose au sens strict des auteurs anglo-saxons*) et une division du cytoplasme ou cytocinèse ou encore cytodiérèse.

-Le cycle cellulaire est constitué par une succession de phases assurant la croissance, le maintien et la division cellulaires. -Le passage d’une phase à une autre est sous le contrôle de signaux extracellulaires et de facteurs internes notamment liés à l’intégrité de l’information génétique. -La différenciation cellulaire implique un arrêt des divisions cellulaires et une sortie du cycle cellulaire. -Des dérèglements du cycle cellulaire conduisent à des divisions incontrôlées à l’origine des cancers.

La méiose est une double division cellulaire, réductionnelle puis équationnelle, dans laquelle une cellule diploïde à 2n chromosomes donne naissance à 4 cellules haploïdes à n chromosomes. Elle comprend deux divisions du noyau, contrairement à la mitose (une seule division), mais elle ne comporte qu'une seule duplication des chromosomes.

Etapes

La dérive génétique est l'évolution d'une population ou d'une espèce causée par des phénomènes aléatoires, impossible à prévoir. D'un point de vue génétique, c'est la modification de la fréquence d'un allèle, ou d'un génotype, au sein d'une population, indépendamment des mutations, de la sélection naturelle et des migrations.

Goulot d'étranglement

La dérive génétique est un processus majeur à l'échelle moléculaire: -théorie utilisée pour phylogénies moléculaires (horloges moléculaires) -théorie neutraliste de l'évolution moléculaire -à l'échelle moléculaire, plupart des mutations sont neutres donc stabilisées ou éliminées au hasard.

Effet fondateur

• Une diversification générée par des associations d’organismes.

Le phénotype d’un individu peut être modifié en raison d’interactions établies entre cet individu et un autre individu appartenant à un espèce différente. En effet, des individus d’espèces différentes peuvent s’associer étroitement et durablement entre eux, établissant ainsi un type particulier de relation appelé symbiose (= vivre ensemble). Lorsque cette relation est bénéfique aux deux partenaires, la symbiose est qualifiée de mutualiste ou symbiose au sens strict.

Exemples

• Une diversification du comportement des individus

La diversification des individus peut également reposer sur des caractéristiques comportementales et non pas uniquement morphologiques : on s’intéresse alors au concept de phénotype étendu des individus. Ce dernier est également déterminé par des facteurs non génétiques.

-Des phénotypes comportementaux qui dépendent de l’exploitation des ressources du milieu

Le comportement de différents individus est dépendant des ressources dont ils disposent dans leur environnement. C’est le cas de la construction des nids d’oiseaux, des termitières, des fourreaux des phryganes ou du comportement reproducteur de certains oiseaux (comme le Jardinier satiné).

-Des comportements non héréditaires transmis au sein d’une espèce

Certains de ces comportements « phénotypiques » sont transmis, par voie non héréditaire, entre individus d’une même espèce. Cela conforte l’idée que le phénotype ne repose pas que sur des bases génétiques.

Séquence palindromique -

DrosoSimul est un logiciel libre permettant de choisir des croisements de Drosophiles, d’observer leurs descendants et donc de mettre en évidence les lois de l’hérédité. Utilisable notamment en terminale S pour la diversification génétique lors de la reproduction sexuée.

Animation flash

Le logiciel Gene'pop permet de travailler sur l’évolution des fréquences alléliques des populations. Avec Géné’pop il est possible de faire varier dans le même modèle l’effectif (qui peut être fini ou infini), les valeurs sélectives et les probabilités de mutation. On peut ainsi voir les effets combinés de ces 3 forces évolutives (les mutations, la dérive génétique et la sélection naturelle).

-Complexe de 80 protéines et 4 ARNr -2 sous unités: 40 S (petite) et 60 S (grande) -2 sites, AP -Ribosome du cytosol (libre ou polysome) ou ribosomes du REG

http://acces.ens-lyon.fr/biotic/rastop/html/telechargement.htm

Rastop est un logiciel de visualisation de molécules en trois dimensions qui fonctionne en réseau.

*Isolement prézygotique = avant zygotes hybrides Différents isolements prézygotiques: isolement écologique (habitat) isolement temporel (repro asynchrone) isolement sexuel (accouplement préférentiel) isolement gamétique (fécondation préférentielle)*Isolement postzygotique = après zygotes hybridesviabilité et fertilité des hybrides

Souvent gène regroupé en opéron et donc contrôlé par ces mêmes séquences régulatrice.

De petite taille: Chromosome bactérien et plasmide.

Animation flash

-Coiffe en 5' -Séquence non traduite (UTR) -Partie codante (n triplets) codon initiateur et stop -Queue poly A en 3' -Coiffe + queue==> stabilisition mais demi vie courte.

Édu’Modèles permet de faire la modélisation algorithmique, c’est-à-dire que les modèles sont basés sur des algorithmes simples utilisant des agents (entités) qui interagissent grâce à des règles (comportements).

– symbioses avec des algues photosynthétiques : ver de Roscoff, salamandre ponctuée, animaux qui bénéficient d’un meilleur approvisionnement en matière grâce aux algues ; – symbiose avec le microbiote intestinal chez l’Homme : la composition du microbiote intestinal contribue à définir certaines caractéristiques du phénotype (minceur ou obésité …). La présence durable d’organismes parasites dans un individu peut également modifier le phénotype de cet individu : insectes parasités par un champignon (ex : fourmi zombie) ; homme affecté par un parasite (ex : ver solitaire).

Le logiciel dérive génétique permet de modéliser et visualiser de manière simple l'évolution de la fréquence allélique d'un allèle au sein d'une population, sur les deux allèles d'un gène étudié, la fréquence du 2ème allèle étant trouvé par déduction. Ce modèle permet aussi de modéliser et visualiser l'impact de la taille de la population sur l'évolution de la fréquence allélique.

Pour classer classer des chromosomes

Montrer que les coccinelles e et h présentent normalement le même phénotype que la coccinelles du dessus. Justifier que les deux séquences sont différentes. Mettre en évidence l'existence de plusieurs allèles.

Une crise biologique correspond à une augmentation d'extinctions (J.J. Sepkoski). Pour définir une crise biologique majeure, on utilise trois critères: - un grand nombre de taxons est concerné par l'extinction, - les espèces qui disparaissent occupaient une vaste surface géographique, - la période sur laquelle se font les extinctions doit être très courte.

Cinq crises majeures: À la fin de l'Ordovicien (autour de -445 Ma) À la fin du Dévonien (-360 Ma) À la fin du Permien (-248 Ma): "la plus importante" À la fin du Trias (-206 Ma): "la moins connue" À la fin du Crétacé (-65 Ma; l'extinction K-T pour Crétacé-Tertiaire): "la plus connue"

Les trois phases d'une crise: - Phase d'extinction (augmentation de la disparition des espèces) - Phase de survie (la biodiversité est à son minimum) - Phase de reconquête ( augmentation de la biodiversité, réadaptation aux niches écologiques laissées vides)

Logiciel permettant de traiter des séquences d’ADN, d’ARN et de protéines afin de découvrir l’expression de l’information génétique, les liens entre génotype et phénotype, le polymorphisme des gènes, les familles multigéniques, les prévisions en génétique humaine. Ce logiciel renferme une banque de données sur de nombreuses séquences nucléiques et peptidiques que l’on peut modifier en chargeant de nouvelles séquences dans sa banque de données personnelles. Il contient aussi de nombreux autres documents (photos, petits films, animations , arbres généalogiques) qui peuvent être des supports intéressants pour mener des activités.

La coévolution désigne l'adaptation réciproque entre espèces qui interagissent entre elles dans un équilibre dynamique. Le terme de coévolution est utilisé pour décrire les cas où l'évolution d'une espèce affecte l'évolution d'une autre espèce (ou de plusieurs) et réciproquement.

Le logiciel GénieGen (Génie Génétique) permet de travailler sur des séquences d'ADN, d'ARN ou de protéines utilisées également par le logiciel Anagène.

Fiche technique

Structures assurant les mêmes fonctions. ex: ailes oiseau/insecte: non homologues mais même fonction.

GENIEGEN est un logiciel permettant de faire des analyses de séquences d’ADN et d’ARN et de protéines afin de découvrir l’expression de l’information génétique, les liens entre génotype et phénotype, le polymorphisme des gènes, les familles multigéniques, les prévisions en génétique humaine. Ce logiciel est donc une banque de données sur de nombreuses séquences nucléiques et peptidiques que l’on peut modifier en chargeant de nouvelles séquences dans sa banque de données personnelles.

La sélection directionnelle modifie les traits d'une population en favorisant un trait extrême.

La sélection divergente favorise plusieurs phénotypes extrêmes plutôt que des phénotypes intermédiaires et constitue la forme de sélection la moins courante.

la sélection stabilisatrice ou stabilisante est un mode de sélection naturelle dans laquelle la moyenne de la population se stabilise sur une valeur de trait non extrême particulière.

Exemple: - du sex-ratio => sélection fréquence-dépendante -drépanocytose/paludisme => favorise hétérozygotie -phalène du bouleau

Conçu pour étudier l’histoire évolutive des Grands Primates, grâce à une banque de données et des outils de mesure. Il propose plusieurs modules adaptés au programme de Terminale S avec la possibilité de réaliser des mesures d’angles et de distance sur des crânes droits et couchés qui peuvent subir des rotations sur 360° ou sur des éléments post-crâniens.

Un cancer ou tumeur maligne est un ensemble de cellules d’un organisme où les cellules se multiplient anormalement et relativement rapidement.

Les cellules cancéreuses ont trois caractéristiques notoires : Elles sont capables de se diviser de façon infinie, échappant aux contrôles cellulaires.  Elles gardent les caractéristiques cellulaires de tissus sains dont elles proviennent.  Elles perdent l’inhibition de contact, ce qui peut les rendre invasives, c’est-à dire que la tumeur s’étend dans l’organisme.

Des cancers dus à plusieurs mutations affectant des oncogènes

Des cellules qui finissent par se déplacer et envahir l’organisme : notion de métastase.

Une prise en charge par le système immunitaire ou… des traitements anticancéreux

Charge l'ARNt: fixation de l'acide aminé à l'extrémité 3' OH de l'ARNt

Animation flash

Libmol est un logiciel visualisation et traitement de modèles moléculaires, directement en ligne.

Une réplication est l'ensemble des processus qui permettent de reproduire à l'identique un ADN. La duplication est parfaite. La molécule obtenue est constituée d'un brin nouveau complémentaire et du brin originel qui a servi de matrice, on dit de ce fait que la réplication est semi-conservative.

Logiciel de simulation en génétique des populations.

Permet de découvrir les différents représentants de la lignée humaine. (observation, comparaison mesure

Montrer que les coccinelles e et h présentent normalement le même phénotype que la coccinelles du dessus. Justifier que les deux séquences sont différentes. Mettre en évidence l'existence de plusieurs allèles.

Permet de observer, comparer, construire, classer, tracer des boîtes.

Il dispose d’un ensemble de fonctionnalités (observer, comparer, construire, classer, tracer un arbre) qui permettent de travailler sur des données morphologiques, anatomiques et moléculaires.

• ADN double brin non associé à des histones (unique et circulaire

• ADN chloroplastique

• ADN mitochondriale

• Indice de parenté entre les organites semi-autonome et les Eubactéries==> théorie de l'endosymbiose

La réplication de l’ADN est une animation qui reprend différents aspects de la réplication de l’ADN.

Phalènes! est un jeu sérieux (serious game) sur la sélection naturelle, dans lequel l’élève incarne un oiseau chassant des phalènes.

Le logiciel dérive génétique permet de modéliser et visualiser de manière simple l'évolution de la fréquence allélique de deux allèles d'un gène en même temps au sein d'une population. Ce modèle permet aussi de modéliser et visualiser l'impact de la taille de la population sur l'évolution de la fréquence allélique.Pour montrer la Dérive génétique (2nde et terminales) et pour montrer un écart aux prédictions du modèle de Hardy-Weinberg.

La valeur sélective (valeur adaptative ou fitness en reprenant le nom anglais) est un concept central en biologie de l'évolution. Elle décrit la capacité d'un individu d'un certain génotype à se reproduire. C'est une mesure de la sélection naturelle qui peut être définie de nombreuses façons.

Fitness individuel: capacité d'un individu à produire des descendants viables et fertiles relativement aux autres individu de la même population et au même moment.

Fitness génotypique: contribution d'un génotype à la génération suivante, relativement aux autres génotypes. C'est une quantification de l'écart à l'équilibre Hardy-Weinberg.

Fitness absolue

Fitness relative