Chapitre 2 SVT Terminale S [PDF]

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Chapitre 2 : Diversité génétique et diversification des êtres vivants. Introduction : Alors que les mutations et les duplications créent respectivement de nouveaux allèles et de nouveaux gènes, les brassages génétiques se chargent d’assurer la transmission aléatoire de ces innovations génétiques d’une génération à la suivante. Il en résulte une diversité de génotypes, donc une diversité de phénotypes. En dehors des mutations, duplication et brassage génétique, quels sont les processus de diversification du vivant ? I)

Les mécanismes de diversification di vivant par modification des génomes : a) Hybridation suivie de polyploîdisation :

On parle généralement d’hybridation pour désigner le croisement entre deux variétés différentes d’une même espèce. Toutefois, le croisement entre deux individus de deux espèces différentes est parfois possible et en grande majorité l’hybridation interspécifique conduit à des descendants stériles en raison d’un mauvais appariement des chromosomes homologues lors de la méiose. Dans certains cas l’hybride, issue de la fécondation de deux espèces, est fertile grâce à la polyploîdisation. En effet, à l’occasion d’erreurs le stock chromosomique peut accidentellement doubler (ADN dupliqué sans division cellulaire) cela rend la méiose (ou mitose) et donc la reproduction possible. On obtient des individus polyploïdes c’est-à-dire leurs caryotypes, et donc leurs génomes, sont différents de ceux des espèces d’origine et montrent ainsi des caractéristiques nouvelles. Une espèce polyploïde se caractérise par la possession de plus de deux jeux complets de chromosomes. Ceux-ci peuvent avoir pour origine la même espèce (autopolyploïde) ou des espèces différentes (allopolyploïde).

Le phénomène de polyploîdisation est rare dans le règne animal contrairement aux végétaux. On estime que 70% des variétés de plantes à fleurs ont connu au moins un évènement de ployploîdisation. Exemple : triticale résulte de l’hybridation du blé et du seigle. 1

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Le blé : exemple d’allopolyploidisation avec intervention humaine.

b) Le transfert horizontal de gènes : On parle de transfert horizontal de gènes lorsqu’un organisme intègre du matériel génétique provenant d’un autre organisme sans en être le descendant. Ce processus existe naturellement en dehors des manipulations par l’Homme comme la transgénèse. Les modalités du transfert horizontal des gènes sont variées : -

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Transformation : l’ADN libre dans le milieu extracellulaire peut être intégré à l’intérieur d’une cellule puis intégré au génome de l’organisme. Conjugaison : des organismes s’échangent du matériel génétique, en particulier des plasmides (petits chromosomes bactériens supplémentaires). Deux cellules entrent en contact et s’échangent toute une partie de leur matériel génétique ; cette pratique est très répandue chez les bactéries. Transduction : transfert d’ADN par l’intermédiaire de virus. Lorsqu’un virus s’introduit dans une cellule-hôte, il y intègre son matériel génétique pour le faire s’exprimer et donner naissance à de nouvelles particules virales. A cette occasion, une partie du matériel génétique de l’hôte peut s’intégrer par erreur dans les particules virales puis, lors du changement d’hôte, passer à une autre espèce. D’autre part, de l’ADN viral peut persister dans le génome de la cellule hôte. On estime que 10% du génome humain est d’origine viral.

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c) Les gènes impliqués dans le développement : Chez les organismes eucaryotes pluricellulaires, des gènes particuliers baptisés gènes homéotiques ou de développement interviennent pour construire le plan d’organisation caractéristique de l’espèce. Ils présentent deux caractéristiques : -

Leur expression est limitée dans le temps et dans l’espace au cours du développement de l’individu. Leurs séquences montrent d’importantes homologies, y compris chez des espèces différentes.

Exemple des groupes des vertébrés tétrapodes : chez les serpents toutes les vertèbres portent des côtes et il n y’a pas formation de membres : les gènes Hoxc-6 et Hoxc-8 sont exprimés ensemble tout le long de la colonne vertébrale. Chez les autres groupes de tétrapodes, les deux membres antérieurs et deux membres postérieurs se forment là où, respectivement, le gène Hoxc-6 ou Hoxc-8 est le seul à s’exprimer.

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Les gènes homéotiques ont pour effet de « construire » des organismes très différents à partir d’un même kit de gènes de développement : modification dans la chronologie, le lieu et l’intensité de l’expression de ces gènes. II)

Les mécanismes de diversification du vivant sans modification des génomes :

a) Symbiose : On parle de symbiose pour désigner une association à bénéfice réciproque entre deux organismes de deux espèces différentes. Les caractéristiques du symbionte sont améliorées par rapport à celles de l’organisme isolés sans modification des informations génétiques. b) Nouveaux comportements phénotypiques : Dans le monde animal, dans le groupe des vertébrés, on distingue des comportements culturels, appris au contact des individus. Ces nouveaux phénotypes, peuvent apparaitre et se transmettre dans une population par voie non génétique, à l’occasion d’apprentissages. Schéma bilan :

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