LA DIVERSITÉ DES ÊTRES VIVANTS
Ce que je sais aujourd'hui, que j'ai su un jour ...
Caractère: particularité physique ou comportementale qui permet de décrire un individu.
Un caractère peut être:
- héréditaire: il se transmet de génération en génération au sein d'une même lignée.
- non héréditaire.
Tout être vivant a des caractères:
- qui lui sont spécifiques, c’est à dire propres à l’espèce à laquelle il appartient (allure du tronc...). Ces caractères sont héréditaires.
- des caractères non spécifiques qu'il a hérités de ses parents (forme des feuilles...): ces caractères sont héréditaires.
- des caractères individuels qui n'appartiennent qu'à lui (tatouage, grain de beauté...): ces caractères sont non héréditaires.
La reproduction sexuée permet d'obtenir des individus tous différents les uns des autres, ce qui est un avantage: là où certains vont mourir attaqués par une maladie, d'autres, aux caractères les rendant plus résistants, vont survivre.
Nous allons comprendre dans cette leçon en quoi la reproduction sexuée permet d'obtenir des individus aux caractères différents les une des autres.
Pour cela 3 parties dans la leçon:
1- Où sont "inscrits nos caractères"?
2- la transmission de l'ADN d'une cellule à l'autre
3- la transmission de l'ADN d'un individu à l'autre lors de la reproduction sexuée.
1- Lieu où sont inscrits nos caractères héréditaires:
Si nous possédons nos caractères héréditaires depuis la naissance, c'est que nous les possédons depuis le tout début de notre vie, c'est à dire depuis le stade cellule-oeuf.
Problème: dans quelle partie de la cellule sont-ils inscrits?
Rappels structure cellule (membrane cytoplasme noyau).
ACTIVITÉ: Dans une cellule, où sont inscrits nos caractères héréditaires?
À RETENIR 2:
Nos caractères héréditaires sont inscrits dans les noyaux de nos cellules.
Que trouve-t-on à l'intérieur du noyau des cellules?
TP réalisé en classe: observation au microscope de cellules de glande salivaire de larve de chironome.
À RETENIR 3:
On observe que les noyaux contiennent des "filaments". Chaque filament est une molécule nommée ADN (Acide Désoxyribo Nucléique). Ici, les filaments sont bien visibles, car les molécules d'ADN sont condensées. Une molécule d'ADN condensée est nommée CHROMOSOME.
Or, on sait que les caractères héréditaires sont inscrits dans les noyaux.
Donc les caractères héréditaires sont inscrits dans l'ADN.
Observation molécule d'ADN sur logiciel Libmol
Parfois, dans le noyau, les molécules d'ADN sont décondensées (relâchées); alors, on ne les distingue pas facilement.
Observation de cellules avec noyaux contenant de l'ADN relâché et de l'ADN condensé.
Les chironomes ont 4 molécules d'ADN par cellule.
De manière générale, chaque espèce a un nombre identique de molécules d'ADN dans chaque cellule de chaque individu de l'espèce.
Lorsque, sur la paire de chromosomes, les 2 allèles d'un gène sont différents, 2 cas sont possibles quant à leur expression:
- soit un seul des deux s'exprime: il est qualifié de DOMINANT. Celui qui ne s'exprime pas est RECESSIF.
- soit les 2 s'expriment: ils sont qualifiés de CODOMINANTS.
SUITE DU COURS EN COURS DE CONSTRUCTION
-
Des individus tous différents : pourquoi ?
Une jeune fille, prénommée Leana, vient au monde atteinte d’une maladie chromosomique, la trisomie 21.
Nous cherchons à savoir ce qui est à l’origine de cette trisomie.
Ce que je dois normalement savoir sur le sujet :
-
Leana a 3 chromosomes sur la paire 21.
-
Elle devrait n’ avoir que 2 chromosomes 21.
-
Pour chaque paire de chromosomes : un des chromosomes vient du père, l’autre de la mère.
D’après toi, pour que le père ne donne qu’un chromosome 21, combien de chromosomes 21 doit normalement contenir son spermatozoïde ?
………………….
D’après toi, pour que la mère ne donne qu’un chromosome 21, combien de chromosomes 21 doit normalement contenir son ovule ?
…………………
À retenir :
Les cellules reproductrices normales (ovule ou spermatozoïde) ont une particularité :
Elles ne possèdent qu’un seul chromosome de chaque paire.
Ainsi, lors de la fécondation, les paires se reforment dans la cellule-œuf du futur individu.
Caryotype de cellule reproductrice humaine (source : kartable.com)
Quelle devait être la particularité de la cellule reproductrice à l’origine de la maladie de Leana ?
…………………………………………………………………………………………………………
Imagine que c’est le spermatozoïde qui possédait la malformation. Complète le schéma ci-dessous, qui représente la fécondation qui a formé la cellule-œuf à l’origine de Leana. Ne représente QUE les chromosomes 21.
5-1 : former des cellules qui n’ont qu’un seul chromosome de chaque paire : la méiose.
A RETENIR :
Les seules cellules qui ne possèdent qu’un seul chromosome de chaque paire sont les cellules reproductrices : ovule et spermatozoïde.
Les ovules sont synthétisés dans les ovaires, les spermatozoïdes dans les testicules.
Le processus de synthèse est nommé la MÉIOSE.
Elle est résumée ci-dessous en 3 étapes :
Pour simplifier, la cellule-mère ne contient que 2 paires de chromosomes. Dans la réalité, il y en aurait eu 23.
Départ : Une cellule-mère.
Etape1 : doublement des chromosomes
Etape 2 : la cellule se coupe en 2 cellules. Chaque nouvelle cellule prend avec elle un chromosome double de chaque paire.
Etape 3 : Chaque cellule se recoupe en 2. Chaque chromosome double se coupe en 2 chromosomes simples.
Arrivée : 4 cellules qui ne contiennent qu’un seul chromosome de chaque paire, ce sont des cellules reproductrices.
Source image : SVT ed. nathan
5-2 : L’origine des maladies chromosomiques : problème lors de la méiose.
Dans le cas de Leana, son père a eu un problème lors de la fabrication de ses spermatozoïdes.
Voici ce qui s’est passé (complète le schéma de cette méiose anormale PUIS entoure le spermatozoïde qui aura été à l’origine de Leana) :
5-3 : Nous pouvons fabriquer des millions de cellules reproductrices différentes :
Combien ??
Cas N°1 : Nous sommes d’étranges humains « hommes » qui ne possédons qu’une seule paire de chromosomes, la paire de chromosomes sexuels (ce qui, en réalité, est totalement impossible).
Dessine la paire de chromosomes sexuels de cette personne :
Dessine les spermatozoïdes que peut produire cet homme :
Il peut en produire 21 = 2 spermatozoïdes différents (l’exposant est toujours le nombre de paires)
Cas n°2 :
Nous sommes toujours d’étranges humains « hommes » qui possédons cette fois 2 paires de chromosomes, la paire de chromosomes sexuels (ce qui, en réalité, est totalement impossible), et la paire 9, avec le gène groupe sanguin. Je précise que nous sommes de groupe AB.
Dessine la paire de chromosomes sexuels et la paire 9 de cette personne :
Dessine les spermatozoïdes que peut produire cet homme :
Il peut en produire 22 = 4 spermatozoïdes différents
A RETENIR :
Nous possédons en réalité 23 paires de chromosomes, donc chaque humain peut produire 223= 8 388 608 cellules reproductrices différentes, ce qui garantit une grande diversité.
5-4 : méiose + fécondation garantissent des individus tous différents :
Pour que 2 individus aient le même génotype ( qu’ils aient les mêmes gènes, qui ‘ils soient génétiquement identiques), il faudrait que le spermatozoïde qui ait donné un individu soit le même que celui qui a donné l’autre. Et la même chose pour les ovules : le même pour chaque individu.
Et il faut que ces 2 cellules reproductrices fusionnent lors de la fécondation.
Toutes ces coincidences n’ont que très peu de chances de se produire : 1 sur 70 000 milliards.
Il y a 1 chance sur 70 000 que 2 individus de même génotype existent.
Remarque : vous ne le rencontrerez peut-être jamais si il existe, car vous ne le reconnaîtrez pas : il n’aura pas le même phénotype que vous (n’oubliez pas, il aura des caractères propres à lui), ni le même âge sans doute !
5-5 : Applications médicales : les maladies génétiques.
Quelquefois, il est souhaitable de connaître le génotype d’une personne, en tout cas de connaître les allèles qu’il possède pour un gène particulier si ce gène est déficient. Cela permet de savoir si il pourra transmettre ou pas l’anomalie à ses enfants.
L’exercice suivant permet de comprendre cela avec l’exemple d’un couple qui souhaite avoir un 2ème enfant, sachant que leur 1er enfant est atteint d’une maladie génétique grave : la mucoviscidose.
Les parents n’ont pas la maladie.
2- L'ADN se transmet de façon stable de cellule en cellule:
Qu'en est-il chez l'Homme?
Les cellules humaines possèdent 46 molécules d'ADN chacune.
Lorsqu'elles sont condensées en chromosomes, les molécules d'ADN d'une cellule peuvent être "ordonnées".
Un caryotype est l'ensemble des chromosomes d'une cellule.
À RETENIR 4:
On remarque que toutes les cellules de l'organisme contiennent 46 chromosomes. Toutes ces cellules viennent de la cellule-oeuf.
La cellule-oeuf s'est divisée, chaque cellule nouvellement formée s'est divisée à son tour et ainsi de suite pour former un individu adulte.
La division d'une cellule est la "MITOSE". La mitose fait partie du CYCLE CELLULAIRE.
Mitose (= division cellulaire) : processus au cours duquel une cellule (appelée cellule-mère) se scinde en 2 cellules (appelées cellules filles). A l’issue de la mitose, les 2 cellules-filles sont identiques entre elles, et identiques à la cellule-mère. C’est un peu comme si les cellules-filles étaient des photocopies de la cellule-mère.
Interphase: espace de temps entre 2 mitoses
Cycle cellulaire: une interphase + une mitose.
À RETENIR 6:
Un gène:
- Est une portion d'ADN, une portion de chromosome.
- Existe sous plusieurs version appelées "allèles".
- Commande la fabrication d'une molécule (protéine plus exactement). À cette protéine est toujours associé un caractère.
- Il est communément dit qu'à un gène correspond un caractère.
3- Dans les chromosomes: des gènes portent les informations concernant nos caractères
4- La Méiose permet que tous les individus d'une même espèce ont le même nombre de chromosomes.
À retenir:
La méiose est un ensemble de 2 divisions. Elle permet, à partir d'une cellule qui possède des paires de chromosomes, d'obtenir 4 cellules reproductrices (spermatozoïde ou ovule) qui ne contiennent qu'un seul chromosome de chaque paire. Ainsi, lorsque la fécondation se produit, les paires sont rétablies.
Chez l'Homme, la méiose se produit dans les testicules de la puberté à la mort.
Chez la femme, elle démarre pendant la vie intra-utérine, et se termine entre la puberté et la ménopause.