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Génétique et évolution

jeudi 25 août 2016 par Joëlle Mirabaud

Chapitre 1 de Terminale S

Prérequis :
- chromosome constitué d’ADN, support de l’information génétique
- gène – allèle – notion de dominance/récessivité au niveau cellulaire et macroscopique
- caryotype identique pour tous les individus d’une même espèce et pour toutes les cellules de l’organisme (sauf les cellules reproductrices)
- existence dans chaque cellule de paires de chromosomes portant les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles
- maintien du nombre de chromosomes lors de la reproduction sexuée
- production, par un même individu, de cellules reproductrices génétiquement différentes dues à la répartition au hasard des deux chromosomes de chaque paire
- unicité de chaque individu issu de la reproduction sexuée

I : Le cycle cellulaire
A : Le maintient de la quantité d’ADN
p18, 19 : Le cycle de développement comprend une phase diploïde, une méiose, une phase haploïde, une fécondation. La méiose est précédée comme toute division cellulaire d’un doublement de la quantité d’ADN par réplication. La méiose permet le passage de cellule de lignée germinale diploïde (2n) à gamète haploïde (n). La fécondation permet le retour à la cellule diploïde en réunissant 2 gamètes haploïdes. Ceci maintient la stabilité des caryotypes.

B : Les étapes de la méiose
p20, 21 :a méiose est la succession de deux divisions cellulaires : la première division sépare les chromosomes homologues, elle est réductionnelle puisque 2n=>n. La deuxième division sépare les chromatides, elle est équationnelle puisque n=>n même si la quantité d’ADN est divisée par 2. Dans son schéma général, la méiose produit quatre cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.

II : Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique
A : Brassage intrachromosomique en prophase 1

p23 doc3 : Des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues au cours de la prophase de première division.

B : Brassage interchromosomique en anaphase
Les chromosomes homologues migrent aléatoirement au cours de l’anaphase de première division de méiose. Un deuxième brassage a lieu en anaphase 2 lors de a séparation des chromatides qui sont devenues différentes après crossing-over.
Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite.

C : Brassage interchromosomique en cours de fécondation
p22 à 27 : Un gamète mâle (n) et un gamète femelle (n) s’unissent aléatoirement : leur fusion conduit à un zygote (cellule-oeuf 2n). La diversité génétique potentielle des zygotes est immense,, chacun ayant une combinaison unique et nouvelle d’allèles. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe.

III : Diversification génétique et diversification des êtres vivants
A : Par brassages anormaux
p28, 29 : Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène sur une même chromatide et une disparition de gène sur l’autre. Il peu aussi y avoir translocation, le morceau de chromatique cassé allant se ressouder sur une chromatide d’une autre paire.
Une non disjonction de tétrade en A1 ou de chromatides en A2 peut se produire, d’autant plus fréquemment que la personne est âgée. Un brassage interchromosomique anormal produit après fécondation une cellule présentant un nombre inhabituel de gènes ou de chromosomes (mono ou trisomie partielle ou totale).
Ces duplications géniques, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant, à l’origine de nouveaux gènes homologues ou même de nouvelles familles multigéniques.

B : Par mutation des génomes
p40, 41 : Suivant leur nature et leur localisation, les mutations aléatoires (addition, substitution ou délétion d’un ou de plusieurs nucléotides) ont des conséquences phénotypiques variables. Leur accumulation crée le polyallélisme des gènes. Les allèles dominants s’expriment qu’ils soient présents en 1 ou 2 exemplaires, les allèles récessifs ne s’expriment que s’ils sont présents sans autre allèle du même gène.
Parmi ces innovations génétiques, seules celles qui affectent les cellules germinales d’un individu peuvent avoir un impact évolutif. Au sein du génome d’une espèce, les similitudes entre gènes homologues sont interprétées comme le résultat d’une ou de plusieurs duplications d’un gène ancestral, chaque duplicata pouvant muter différemment ; la famille multigénique des gènes Hox en est un bon exemple.
Des formes vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes du développement communs, plus que d’une différence génétique.

C : Par transfert horizontal de gène
p42, 43 : Les bactéries créent des plasmides pour s’échanger leurs gènes et augmenter leur biodiversité.
Pour se multiplier, les virus insèrent leur génome dans celui des cellules cibles. Si leur ADN se fixe sur celui des cellules germinales, le matériel génétique étranger intégré peut se transmettre à la descendance. Plus de 8% du génome humain dérivent de rétrovirus !
La biotechnologie utilise les plasmides bactériens ou les accroches virales pour créer les OGM. 
p44, 45 : Des hybridations peuvent être suivies de polyploïdisation (détaillé dans le chapitre 4).

D : Sans modification des génomes
p46, 47 : Des associations de symbiotes sont si étroites que séparer les partenaires revient à les condamner à mort. Ces symbioses permettent la colonisation de milieux plus variés.
p48, 49 : Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique, est aussi source de diversité : chants d’oiseaux, utilisation d’outils... modifient les possibilités d’accouplement par reconnaissance (ou non) du partenaire pendant la parade nuptiale.


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Lycée Jules-Hardouin Mansart de Saint Cyr L’Ecole (académie de Versailles)
Directeur de publication : Christine Joureau