1 DATATION RELATIVE A. Superposition B. Recoupement C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme 1 DATATION RELATIVE A. Superposition B. Recoupement A. Superposition Dans une série sédimentaire ou pour des coulées volcaniques, lorsque plusieurs couches sont superposées, la couche inférieure est la plus ancienne. 1 A. Superposition B. Recoupement DATATION RELATIVE C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme C. Continuité C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme B. Recoupement Lorsque deux structures se recoupent, la plus récente recoupe la plus ancienne. 1 DATATION RELATIVE A. Superposition B. Recoupement C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme D. Discordance On considère que l’âge d’une strate est le Lorsqu’une strate horizontale recouvre des strates plissées, on parle de discordance. même sur toute sa longueur. 1 DATATION RELATIVE A. Superposition B. Recoupement C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme 1 DATATION RELATIVE A. Superposition B. Recoupement E. Identité paléontologique C. Continuité D. Discordance E. Identité paléontologique F. Actualisme F. Actualisme Deux couches ayant le même contenu fossilifère sont de même âge. Ceci n’est valable que lorsque les fossiles présents sont de bons fossiles stratigraphiques qui sont caractéristiques de chaque époque. Lorsque le principe de continuité n’est pas applicable, Lyell 1830 : « les lois régissant les phénol’identité paléontologique nous permet de mènes géologiques actuels étaient égalefaire le rapprochement entre deux strates ment valables dans le passé. » même très distantes, d’une région à une autre du globe. 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 A. Radioactivité 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 B. Isotopes Deux isotopes d’un même élément diffèrent par leur nombre de neutrons et donc par leur masse. Mais leurs propriétés chimiques demeurent identiques (ex : 14C : 6 électrons, 6 protons et 8 neutrons ; et 12C : 6 électrons, 6 protons, 6 neutrons). Tout élément radioactif se désintègre au cours du temps de manière continue, irré- Un élément radioactif (instable) se désinversible et mesurable. tègre en élément fils stable : élément radiogénique. 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 C. Loi de décroissance E. Potassium 40 F. Rubidium 87 D. Carbone 14 On admet qu’au moment de la fermeture du système, la proportion de 14C était la même N0 = quantité d’élément radioactif au temps que pour un organisme actuel (par principe 0 c’est-à-dire à l’origine de la formation de d’actualisme). l’échantillon (fermeture du système). Nt = quantité d’élément radioactif au temps t. t = 1/λ . ln (14Cactuel / 14Céchantillon) λ = constante de désintégration caractéristique de chaque couple d’isotope. 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 2 DATATION ABSOLUE A. Radioactivité B. Isotopes C. Loi de décroissance D. Carbone 14 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 E. Potassium 40 F. Rubidium 87 De nombreux cristaux possèdent du potassium et incorporent cet élément à la fois sous sa forme stable et sous sa forme radioactive. L’avantage de cette méthode est que l’argon est un gaz et s’échappe avant la cristallisation des minéraux, donc avant la fermeture du système. La quantité de 87Sr0 est inconnue car variable selon les échantillons mais le rapport entre 87Sr0 et 86Sr0 est toujours le même dans chaque échantillon de la roche concernée. On doit passer par l’établissement d’une droite isochrone. t = 1/λ . ln [(40Ar / 40K)échantillon + 1] Y = a . X t = ln (a + 1) / λ + b 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte F. Gabbro 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte F. Gabbro A. Asthénosphère B. Lithosphère L'asthénosphère (du grec asthenos, sans résistance) est la partie ductile du manteau supérieur terrestre. Elle repose sous la lithosphère rigide. La distinction entre ces deux régions se faisant sur des critères de comportement mécanique des roches, le passage d'un domaine à l'autre est souvent défini en utilisant une isotherme (de l'ordre de 1300 °C). La partie supérieure de l'asthénosphère est appelée zone à faible vitesse (LVZ = Low Velocity zone). La lithosphère (« sphère de pierre ») est l'enveloppe terrestre rigide de surface. Elle est divisée en plaques tectoniques, également appelées plaques lithosphériques. La lithosphère est constituée de la croûte (océanique ou continentale) et de la partie superficielle, rigide, du manteau supérieur. À l'intérieur de la lithosphère, la croûte terrestre est séparée du manteau supérieur par la discontinuité de Mohorovicic (plus communément appelée "MOHO"). 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte F. Gabbro C. Rift Un rift est une région où la croûte terrestre s’amincit. En surface, un rift forme un fossé d'effondrement. Parce qu'ils sont le lieu de l'amincissement de la lithosphère, les rifts représentent le stade initial de la rupture lithosphérique. Lorsque celle-ci intervient, le rift devient une dorsale océanique et constitue la limite entre les deux plaques lithosphériques nouvellement formées. 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte F. Gabbro D. Pillow-lava Un pillow-lava (ou lave en coussins) est une lave qui a été émise par un volcan sousmarin (notamment au voisinage des dorsales océaniques). Sortant à une température de 1 000 à 1 200 °C, elle se couvre d'une pellicule de verre progressivement gonflée par la lave qui continue d'être émise. On aboutit ainsi à des empilements de boules en forme de coussins. 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte F. Gabbro 3 MAGMATISME DE DORSALE A. Asthénosphère B. Lithosphère C. Rift D. Pillow-lava E. Basalte E. Basalte F. Gabbro F. Gabbro Pyroxène calcique (augite) Feldspath sodique (plagioclase) (Olivine) Verre Pyroxène calcique (augite) Feldspath sodique (plagioclase) Olivine Roche magmatique effusive peu différen- Roche magmatique plutonique peu difféciée à texture microlithique. Elle est très renciée à texture grenue. Elle est très présente dans la croûte océanique. présente dans la croûte océanique. 4 MAGMATISME DE SUBDUCTION A. Différenciation B. Cristallisation fractionnée C. Andésite et dacite D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite A. Différenciation Processus physico-chimique par lequel un matériau voit sa composition chimique évoluer. Par exemple dans le cas de la silice, le magma est plus ou moins différencié donnant des roches plus ou moins riches en quartz. 4 MAGMATISME DE SUBDUCTION A. Différenciation B. Cristallisation fractionnée C. Andésite et dacite D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite B. Cristallisation fractionnée La cristallisation fractionnée est la cristallisation progressive d'un magma. Elle se produit sur les bords de la chambre magmatique. Les minéraux ferromagnésiens (olivine et pyroxènes) cristallisent les premiers appauvrissant le liquide résiduel environnant en Fe et Mg. Le magma résiduel quant à lui s'enrichit globalement en silice. 4 4 MAGMATISME DE SUBDUCTION A. Différenciation B. Cristallisation fractionnée C. Andésite et dacite D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite A. Différenciation B. Cristallisation fractionnée C. Andésite et dacite ● Verre ● Pyroxène calcique (augite) ● Feldspath sodique (plagioclase) ● Amphibole verte (hornblende) MAGMATISME DE SUBDUCTION C. Andésite et dacite D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite D. Diorite et granodiorite ● Verre ● Feldspath sodique (plagioclase) ● Amphibole verte (hornblende) ● Quartz ● Feldspath sodique (plagioclase) ● Feldspath potassique (orthose) ● Amphibole verte (hornblende) ● Biotite ● Pyroxène calcique (augite) ● Feldspath sodique (plagioclase) ● Feldspath potassique (orthose) ● Amphibole verte (hornblende) ● Quartz Roches magmatiques effusives de différen- Roches magmatiques effusives de différenciation intermédiaire à texture microli- ciation intermédiaire à texture grenue. Du quartz apparaît dans la granodiorite. thique. Du quartz apparaît dans la dacite. 4 4 MAGMATISME DE SUBDUCTION A. Différenciation C. Andésite et dacite B. Cristallisation fractionnée D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite A. Différenciation B. Cristallisation fractionnée E. Rhyolite Verre Feldspath sodique (plagioclase) Quartz (Amphibole et biotite) MAGMATISME DE SUBDUCTION C. Andésite et dacite D. Diorite et granodiorite E. Rhyolite F. Granite F. Granite Feldspath potassique (orthose) Feldspath sodique (plagioclase) Quartz Biotite Roche magmatique effusive très différen- Roche magmatique plutonique très différenciée à texture grenue. Elle est très préciée à texture microlithique. sente dans la croûte continentale. 5 A. Géotherme B. Solidus sec PÉRIDOTITE C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique 5 A. Géotherme B. Solidus sec PÉRIDOTITE C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique A. Géotherme B. Solidus sec Le géotherme est une modélisation mathématique de la variation de température en fonction de la profondeur à un endroit donné du globe. Il exprime la nature du gradient de température entre la surface et une certaine profondeur et varie selon la région étudiée. Limite de température en dessous de laquelle il ne subsiste que du solide d’une roche non hydratée. Cette limite évolue en fonction de la pression et donc de la profondeur. À température croissante, croiser le solidus revient à débuter une fusion partielle ; à température décroissante, cela revient à une solidification totale. 5 A. Géotherme B. Solidus sec PÉRIDOTITE C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique C. Solidus hydraté Tout comme le solidus sec, il s’agit de la limite de température en dessous de laquelle il ne subsiste que du solide d’une roche. À la différence du solidus sec, cette roche doit être hydratée. Le solidus d’une péridotite hydratée rend la fusion partielle possible dans les zones de subduction alors que le géotherme évolue moins rapidement qu’au niveau des dorsales. 5 A. Géotherme B. Solidus sec PÉRIDOTITE C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique D. Liquidus Limite de température au-dessus de laquelle il ne subsiste que du liquide d’une roche. À température croissante, croiser le liquidus revient à réaliser une fusion totale. Dans les conditions normales du globe, le géotherme ne croise jamais le liquidus de la péridotite. 5 A. Géotherme B. Solidus sec PÉRIDOTITE C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique 5 PÉRIDOTITE A. Géotherme B. Solidus sec C. Solidus hydraté D. Liquidus E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique E. Fusion partielle F. Décompression adiabatique Lors de la remontée de l’asthénosphère au niveau des dorsales (ou lors de l’hydratation de la péridotite dans les zones de subduction) certains minéraux fondent et d’autres restent à l’état solide. C’est la formation d’un magma par fusion partielle de la péridotite : le géotherme croise le solidus. Lors de la remontée de l’asthénosphère au niveau des dorsales, les échanges de chaleur par conduction étant relativement lents contrairement à la diminution de pression (due à la remontée), il y a décompression sans échange de chaleur : on parle de décompression adiabatique. C’est ce qui permet au géotherme de croiser le solidus et rend la fusion partielle de la péridotite possible. 6 A. Subduction B. Métagabbros MÉTAMORPHISME C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites A. Subduction 6 A. Subduction B. Métagabbros MÉTAMORPHISME C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites B. Métagabbros Amphibole verte calcique (hornblende) Feldspath sodique (plagioclase) Pyroxène calcique (augite) résiduel La subduction est l’enfoncement d’une lithosphère (subduite) océanique sous une lithosphère (chevauchante) océanique ou continentale. Elle se réalise en contexte tectonique de convergence. Elle est accompagnée d’une forte activité sismique et d’une forte activité volcanique. Les métagabbros désignent les gabbros ayant subi un métamorphisme. On peut citer les schistes verts, les schistes bleus, ou les éclogites. Les métagabbros de faible degré de métamorphisme sont les métagabbros à amphibole (métamorphisme hydrothermal). On peut y distinguer des auréoles de métamorphisme entre plagioclases et pyroxènes. 6 A. Subduction B. Métagabbros MÉTAMORPHISME C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites 6 A. Subduction B. Métagabbros C. Schistes verts Les schistes verts désignent des métagabbros à chlorite et actinote (métamorphisme hydrothermal). On peut y distinguer des auréoles de métamorphisme entre plagioclases, amphiboles et pyroxènes résiduels. A. Subduction B. Métagabbros MÉTAMORPHISME C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites D. Schistes bleus à glaucophane Amphibole verte calcique (actinote) Chlorite Feldspath sodique (plagioclase) Pyroxène calcique (augite) résiduel 6 MÉTAMORPHISME E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites E. Schistes bleus à jadéite Amphibole sodique bleu pâle (glaucophane) Pyroxène sodique verdâtre (jadéite) Les schistes bleus à jadéite désignent des métagabbros qui se forment entre 25 et 50 km de profondeur suite à une subduction. La jadéite est vert pâle à incolore en LPNA et orange à bleu en LPA. Feldspath sodique (plagioclase) Amphibole sodique bleu pâle (glaucophane) Pyroxène calcique (augite) résiduel Les schistes bleus à glaucophane désignent des métagabbros qui se forment suite à une augmentation de pression. Ils témoignent donc d’un début de subduction dont la présence de glaucophane est caractéristique. On y distingue des auréoles de métamorphisme entre les minéraux. 6 A. Subduction B. Métagabbros MÉTAMORPHISME C. Schistes verts D. Schistes bleus à glaucophane E. Schistes bleus à jadéite F. éclogites F. Éclogites Amphibole sodique bleu pâle (glaucophane) Pyroxène sodique verdâtre (jadéite) Grenat Les éclogites désignent le métamorphisme le plus poussé des métagabbros. Elles sont caractérisées par la présence de grenats, minéraux bruns à rouges (incolores en coupe en LPNA et noirs en LPA). Les éclogites témoignent d’un métamorphisme de haute pression (supérieure à 1 GPa soit à plus de 30 km de profondeur). 7 A. Foraminifères B. Ammonites CRISES C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme 7 A. Foraminifères B. Ammonites A. Foraminifères Les Foraminifères sont des animaux unicellulaires (Protozoaires) marins. Ils sont caractérisés par la présence d’un test carbonaté pour la plupart (test siliceux pour quelques rares spécimens). Les Globotruncanidés disparaissent entièrement à la limite CrétacéPaléocène (-65 Ma) alors que les Globigérinidés apparaissent. Les Hétérohélicidés quant à eux traversent la crise sans encombre. 7 A. Foraminifères B. Ammonites CRISES C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme CRISES C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme B. Ammonites Les Ammonites sont un groupe de mollusques céphalopodes marins voisins des Nautiles. Ils sont apparus pendant l’ère primaire vers -400 Ma (Dévonien) et ont disparu brutalement lors de la crise CrétacéPaléocène il y a 65 Ma. Ce sont des marqueurs de la crise. 7 A. Foraminifères B. Ammonites CRISES C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme C. Dinosaures D. Ptérosaures Les Dinosaures constituent un groupe fossile de vertébrés diapsides (2 fosses temporales) dont les représentants actuels sont les Oiseaux, les Crocodiliens et les Chéloniens. Dinosaures, Oiseaux et Crocodiliens constituent le groupe des Archosaures (fenêtres antéorbitale et mandibulaire). Les Dinosaures disparaissent à la limite CrétacéPaléocène il y a 65 Ma. Les Ptérosaures, comme les Dinosaures, sont des vertébrés diapsides archosaures. Ils n’appartiennent pas au groupe des Dinosaures. Ils disparaissent complètement lors de la crise Crétacé-Paléocène (-65 Ma). 7 A. Foraminifères B. Ammonites CRISES C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme 7 CRISES A. Foraminifères B. Ammonites C. Dinosaures D. Ptérosaures E. Météorite F. Volcanisme E. Météorite F. Volcanisme Les météorites sont des corps solides entrant en collision avec un astre. Il s’agit le plus souvent d’astéroïdes ou de fragments d’astéroïdes. C’est une des causes de la crise Crétacé-Tertiaire (65 Ma). Les traces laissées par cet impact sont : le cratère de Chicxulub, les quartz choqués, l’iridium, les spinelles nickélifères et les sphérules vitrifiées de carbonate de calcium. Le volcanisme est une des causes de la crise Crétacé-Paléogène. On a retrouvé des basaltes émis en grande quantité (2 millions de km3) dans le Deccan en Inde par un point chaud il y a 65 Ma pendant plusieurs dizaines de milliers d’années. Cet épisode volcanique intense coïncide avec un impact météoritique dont les conséquences conjuguées ont provoqué de nombreuses extinctions. 8 A. Obduction B. Ophiolites COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique A. Obduction L’obduction est le chevauchement d’une croûte océanique sur une croûte continentale lors d’une subduction lorsque la plaque subduite ne peut plus plonger (à cause d’un arc volcanique ou d’un continent entrant en collision avec la plaque chevauchante). Des fragments de croûte océanique (ophioloites) se retrouvent charriés ou pris en sandwich entre les deux croûtes continentales : on parle alors de suture ophiolitique. 8 A. Obduction B. Ophiolites COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique B. Ophiolites Les ophiolites (du grec ophis = serpent) sont des roches appartenant à une ancienne lithosphère océanique charriée sur un continent lors du phénomène d’obduction (le plus souvent lors d’une collision continentale). Elles sont constituées de péridotites métamorphisées (serpentinites dont l’aspect évoque la peau de serpent et qui donne son nom aux ophiolites), de gabbros, de basaltes en filon et en coussins (pillow-lavas). 8 A. Obduction B. Ophiolites COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique 8 A. Obduction B. Ophiolites C. Orogenèse L’orogenèse est la formation de chaînes de montagnes lors du phénomène de convergence lithosphérique. L’orogenèse est caractérisée par de nombreux plis et des failles inverses témoignant du contexte de compression lors de la convergence, l’obduction et la collision continentale. 8 A. Obduction B. Ophiolites COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique E. Rétromorphose La rétromorphose (ou rétrométamorphisme ou métamorphisme rétrograde) est un réajustement minéralogique lors de la remontée des roches ayant subi un métamorphisme de haute pression. Pour des éclogites remontant dans le facies des schistes bleus, on peut voir le pyroxène (jadéite) se transformer en amphibole (glaucophane). On se retrouve avec des inclusions de grenat dans un schiste bleu. COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique D. Failles inverses Les failles inverses sont la conséquence d’un raccourcissement d’une structure géologique de nature cassante. Elles témoignent d’une compression. Si le matériau est plus ductile, il se forme alors des plis. Failles inverses et plis sont des marqueurs d’une collision continentale. 8 A. Obduction B. Ophiolites COLLISION C. Orogenèse D. Failles inverses E. Rétromorphose F. Rééquilibrage isostatique F. Rééquilibrage isostatique L’isostasie désigne un phénomène de compensation de la masse d’un élément lithosphérique à fort relief par une pression qualifiée de lithostatique exercée par l’asthénosphère (équivalente à la poussée d’Archimède). L’isostasie contrecarre continuellement l’érosion : on parle de rééquilibrage isostatique. Il explique la mise à nu de roches plutoniques, pourtant à l’origine en profondeur lors de leur formation. 1 LIGNÉE HUMAINE A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque C. Homo habilis D. Homo erectus E. Néandertal F. Homo sapiens 1 A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque A. Toumaï et Orrorin Toumaï 350 cm 1 4,1 à 2,8 Ma à (3 Ma pour Lucy) 1 m 30 30 kg ● 6 Ma ● 1 m 40 ● 50 kg ● Volume crânien : ● Volume crânien : 3 Volume crânien : 380 à 430 cm3 3 380 cm LIGNÉE HUMAINE A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque C. Homo habilis D. Homo erectus E. Néandertal F. Homo sapiens 1 2,5 à 1,8 Ma 1 m 20 à 1 m 50 30 à 40 kg Volume crânien : 550 à 800 cm3 LIGNÉE HUMAINE A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque C. Homo habilis E. Néandertal F. Homo sapiens Lucy Australopithecus afarensis Orrorin tugenensis ● 7 Ma ●1m ● 35 kg C. Homo habilis D. Homo erectus B. Australopithèque Orrorin Sahelanthropus tchadensis LIGNÉE HUMAINE C. Homo habilis D. Homo erectus E. Néandertal F. Homo sapiens D. Homo erectus 1,9 à 1 Ma 1 m 50 45 kg Volume crânien : 850 à 1100 cm3 1 LIGNÉE HUMAINE A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque C. Homo habilis D. Homo erectus E. Néandertal F. Homo sapiens 1 A. Toumaï et Orrorin B. Australopithèque E. Néandertal 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique A. Homologie L’homologie désigne des caractères comparés entre différents organismes qui présentent un lien dans l’évolution. Deux caractères anatomiques sont homologues s’ils établissent les mêmes connexions anatomiques et si leur mise en place lors de l’embryogenèse est identique même si leur forme et leur fonction sont différentes. L’homologie peut s’étudier à l’échelle de la molécule. Ces caractères sont hérités d’un ancêtre commun. C. Homo habilis D. Homo erectus E. Néandertal F. Homo sapiens F. Homo sapiens Néandertal Homo sapiens neanderthalensis 250 000 à 28 000 BP (avant 1950) 1 m 60 pour 80 kg Volume crânien : 1500 à 1750 cm3 LIGNÉE HUMAINE Cro-Magnon Homo sapiens sapiens 200 000 BP (avant 1950) à aujourd’hui Volume crânien : 1350 à 1600 cm3 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique B. État primitif L’état primitif d’un caractère est aussi appelé état ancestral. Il représente la forme la plus ancienne du caractère étudié pour les seules espèces comparées. 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique C. État dérivé D. Ancêtre commun L’état dérivé désigne l’évolution d’un caractère primitif par innovation évolutive. Un caractère peut évoluer plusieurs fois. Il peut donc y avoir plusieurs états dérivés successifs. Un ancêtre commun à deux groupes présente tous les états dérivés partagés par ces groupes. Un ancêtre commun représente une espèce hypothétique qui relie deux lignées. Il est placé au niveau des nœuds des arbres phylogénétiques. Un groupe monophylétique comprend un ancêtre commun et tous ses descendants. Les fossiles retrouvés d’espèces éteintes ne correspondent pas à des ancêtres communs. 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique E. Sélection naturelle Charles Darwin (1809-1882) propose ce mécanisme que l’on nomme également darwinisme. La sélection naturelle explique l’adaptation des espèces à leur milieu en favorisant celles dont la survie et/ou la reproduction sont facilitées par l’apparition d’une innovation évolutive au détriment des autres. 2 A. Homologie B. État primitif ÉVOLUTION C. État dérivé D. Ancêtre commun E. Sélection naturelle F. Dérive génétique F. Dérive génétique La dérive génétique représente le caractère aléatoire et contingent de la propagation et de la distribution d’allèles qui ne procurent ni avantage sélectif ni handicap dans une population donnée. Elle contribue au maintien de la diversité génétique qui est d’autant plus importante que la population est grande. 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme E. Codominance F. Caractère létal 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme E. Codominance F. Caractère létal A. Gènes liés B. Gènes indépendants X Phénotypes parentaux Y Phénotypes recombinés ¼ d’un phénotype ; ¼ d’un autre phénotype ; ¼ d’un autre phénotype ; ¼ d’un autre phénotype Fréquence des phénotypes parentaux (X) supérieure à la fréquence des phénotypes Fréquence des phénotypes parentaux égale à la fréquence des phénotypes recombinés recombinés (Y). Il s’agit d’une F'2 = F1 X P (ex : avec a+ et b+ dominants : F1 a+b+//a-b- croisé avec P a-b-//a-b-). Dihybridisme, gènes liés avec dominance d’un allèle sur l’autre pour chacun des deux gènes et présence de crossing-over. Test-cross = croisement entre un double hétérozygote (F1) avec double homozygote récessif (P) : 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme E. Codominance F. Caractère létal Dihybridisme, gènes indépendants avec dominance d’un allèle sur l’autre pour chacun des deux gènes. Test-cross = croisement entre un double hétérozygote (F1) avec double homozygote récessif (P) : 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme C. Monohybridisme D. Dihybridisme ¾ d’un phénotype ; ¼ d’un autre phénotype 9/16 d’un phénotype ; 3/16 d’un autre phénotype ; 3/16 d’un autre phénotype ; 1/16 d’un autre phénotype Il s’agit d’une F1 = P1 X P2 (parents de lignées pures). Monohybridisme avec dominance d’un allèle sur l’autre : P1 = a+//a+ ; P2 = a-//a+ F1 = a //a Gamètes F1 a+ a- Il s’agit d’une F'2 = F1 X P (ex : avec a+ et b+ dominants : F1 a+//a- b+//b- croisé avec P a-//a- b-//b). a+ + + ¼ a //a => [dominant] ¼ a+//a- => [dominant] - Il s’agit d’une F2 = F1 X F1 (F1 hétérozygotes pour les deux gènes indépendants). Gamètes F1 a+ b+ a+ b- a+ ¼ a //a => [dominant] ¼ a-//a- => [récessif] E. Codominance F. Caractère létal a- b+ a- b- a+ b+ 1/16 a+//a+ b+//b+ a+ b1/16 a+//a+ b+//b- a- b+ 1/16 a+//ab+//b+ a- b1/16 a+//ab+//b- => [dominant ; dominant] => [dominant ; dominant] => [dominant ; dominant] => [dominant ; dominant] 1/16 a+//a+ b+//b- 1/16 a+//a+ b-//b- 1/16 a+//ab+//b- 1/16 a+//ab-//b- => [dominant ; dominant] => [dominant ; récessif] => [dominant ; dominant] => [dominant ; récessif] 1/16 a+//ab+//b+ 1/16 a+//ab+//b- 1/16 a-//ab+//b- 1/16 a-//ab+//b- => [dominant ; dominant] => [dominant ; dominant] => [récessif ; dominant] => [récessif ; dominant] 1/16 a+//ab+//b- 1/16 a+//ab-//b- 1/16 a-//ab+//b- 1/16 a-//ab-//b- => [dominant ; dominant] => [dominant ; récessif] => [récessif ; dominant] => [récessif ; récessif] 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme E. Codominance F. Caractère létal 3 GÉNÉTIQUE A. Gènes liés B. Gènes indépendants C. Monohybridisme D. Dihybridisme E. Codominance F. Caractère létal E. Codominance F. Caractère létal ½ d’un phénotype ; ¼ d’un autre phénotype ; ¼ d’un autre phénotype 2/3 d’un phénotype ; 1/3 d’un autre phénotype Il s’agit d’une F2 = F1 X F1 (F1 hétérozygotes). Il s’agit d’une F2 = F1 X F1 (F1 hétérozygotes). Monohybridisme avec codominance : Monohybridisme avec codominance et un allèle létal (provoquant la mort chez l'homozygote pour cet allèle) : F1 = a+//aF1 = a+//aF2 = soit a+//a+ soit a+//a- soit a-//aF2 = soit a+//a+ soit a+//aGamètes F1 a+ a- a+ ¼ a+//a+ => [dominant] ¼ a+//a- => [codominant] 4 A. Axe gonadotrope B. Follicule a¼ a+//a- => [codominant] ¼ a-//a- => [récessif] FEMME C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations Gamètes F1 a+ a- a+ a- 1/3 a+//a+ => [dominant] 1/3 a+//a- => [codominant] 1/3 4 A. Axe gonadotrope B. Follicule a+//a- => [codominant] a-//a- => [MORT] FEMME C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations A. Axe gonadotrope B. Follicule Axe qui regroupe les trois niveaux d’organes nécessaires à la fonction de reproduction. Chez la femme, il s’agit de l’hypothalamus qui sécrète la GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone autrement appelée gonadolibérine), de l’hypophyse qui sécrète à la fois de la LH et de la FSH (respectivement Luteinizing Hormone et Follicule Stimulating Hormone qui sont les gonadotrophines) et des ovaires (gonades) qui sécrètent les hormones stéroïdes (œstrogènes et progestérone). Un follicule est un tissu qui accompagne l’évolution et le développement d’un ovocyte. La folliculogenèse est divisée en différents stades : follicule primordial, follicule primaire, follicule secondaire, follicule cavitaire (ou tertiaire, ou à antrum) et follicule de De Graaf (follicule mature prêt à ovuler). 4 FEMME A. Axe gonadotrope B. Follicule C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations 4 A. Axe gonadotrope B. Follicule C. Rétrocontrôle positif Le rétrocontrôle (ou rétroaction, ou feedback) est l’action en retour d’un effet sur le mécanisme qui lui donne naissance. Dans le cas du rétrocontrôle positif, il y a une autostimulation importante qui pourrait aboutir à un emballement du phénomène. 4 A. Axe gonadotrope B. Follicule FEMME C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations FEMME C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations D. Décharge ovulante Le pic de LH (Luteinizing Hormone) est directement à l’origine de l’ovulation : on parle de décharge ovulante. Celle-ci a lieu en moyenne aux environs du 14e jour du cycle chez la femme. Suite au pic de LH, l’ovulation a lieu dans les 24 heures. 4 A. Axe gonadotrope B. Follicule FEMME C. Rétrocontrôle positif D. Décharge ovulante E. Corps jaune F. Menstruations E. Corps jaune F. Menstruations Le corps jaune est le tissu formé à partir du reste du follicule de De Graaf après l’ovulation. Il est constitué de cellules lutéales qui sont des cellules de l’ancienne granulosa et des anciennes thèques. Il sécrète à la fois des œstrogènes et de la progestérone. Les menstruations, également appelées « règles » sont caractérisées par un écoulement sanguin accompagné de l’expulsion d’un ovocyte non fécondé et des 4/5 de la muqueuse utérine (endomètre) qui s’était développée au cours du cycle utérin. Le premier jour des menstruations correspond au premier jour du cycle menstruel suivant. 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta A. Fécondation B. Ovocyte La fécondation chez les espèces diploïdes correspond à la réunion de deux gamètes (spermatozoïde) et ovocyte (ou ovule chez les Cnidaires = éponges) qui sont des cellules haploïdes spécialisées dans la fonction de reproduction sexuée et plus ou moins différenciées. La fécondation rétablit le stock diploïde caractéristique de chaque espèce : elle permet le passage de l’haplophase à la diplophase. L’ovocyte correspond à une étape de l’ovogenèse chez les femelles diploïdes. On distingue l’ovocyte I (cellule diploïde) de l’ovocyte II (cellule haploïde). L’ovocyte I se forme à partir des ovogonies lors du développement embryonnaire et reste bloqué en prophase de première division de méiose jusqu’à, au mieux, la puberté. L’ovocyte II est issu de cette première division de méiose et reste bloqué en métaphase de deuxième division jusqu’à la fécondation (la méiose ne se termine pas, on ne parle donc pas d’ovule sauf chez les Cnidaires = éponges). 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta C. Segmentation D. Nidation La segmentation correspond aux premières divisions de la cellule-œuf par mitoses successives. Celles-ci sont rapides et synchrones, sans augmentation de la taille de l’embryon. Les cellules ainsi formées sont appelées blastomères, constitutives du blastocyste chez les mammifères et blastula chez les autres animaux. La nidation est l’implantation d’un embryon, au stade blastocyste, dans la muqueuse utérine et permet l’élaboration de l’ébauche du placenta. Ce phénomène n’existe que chez les mammifères vivipares placentaires (euthériens) à ne pas confondre avec les métathériens (marsupiaux) et les protothériens (monotrèmes) 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta 5 A. Fécondation B. Ovocyte GROSSESSE C. Segmentation D. Nidation E. HCG F. Placenta E. HCG F. Placenta HCG est l’acronyme de Human Chorionic Gonadotropin. Il s’agit d’une hormone exclusivement produite par l’embryon (par le chorion, partie fœtale du placenta) au début de son développement. Elle est analogue à la LH (Luteinizing Hormone) et présente la même action sur les cellules lutéales du corps jaune. Elle permet son maintien pendant 70 jours. Le corps jaune continue alors de produire de la progestérone. Il est remplacé progressivement par le placenta. C’est la hCG détectée dans les urines chez la mère qui permet la réalisation rapide de tests de grossesse par immunochromatographie. Le placenta est un tissu temporaire mixte, fœto-maternel, élaboré pendant le développement embryonnaire des mammifères placentaires (euthériens). Il assure les échanges des gaz respiratoires O2 et CO2 ainsi que le passage des nutriments entre le sang maternel et le sang fœtal. Il est relié au fœtus par le cordon ombilical. 6 A. Tube séminifère B. Spermatogenèse HOMME C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone 6 E. Spermatozoïde F. Chromosome Y A. Tube séminifère Les tubes séminifères sont des tubes pelotonnés à l’intérieur du testicule chez l’homme. Ce sont des tubes creux dont la lumière est le lieu de libération des spermatozoïdes (gamètes mâles), produits lors de la spermatogenèse qui a lieu dans la paroi des tubes, depuis la périphérie vers le centre. Les cellules de Sertoli constituent l’essentiel de la paroi des tubes séminifères et participent à la spermatogenèse. A. Tube séminifère B. Spermatogenèse HOMME C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone E. Spermatozoïde F. Chromosome Y B. Spermatogenèse La spermatogenèse est l’ensemble des processus permettant la formation des spermatozoïdes chez le mâle des organismes diploïdes. Les spermatogonies subissent une mitose permettant de maintenir le stock de spermatogonies et de former les spermatocytes I (cellules diploïdes). Ces derniers subissent les deux divisions de méiose aboutissant à des spermatocytes II (haploïdes) et des spermatides (haploïdes). La spermiogenèse est l’étape de maturation des spermatides en spermatozoïdes. La spermatogenèse dure 74 jours chez l’homme. 6 HOMME A. Tube séminifère B. Spermatogenèse C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone 6 E. Spermatozoïde F. Chromosome Y A. Tube séminifère B. Spermatogenèse C. Rétrocontrôle négatif Le rétrocontrôle négatif (ou rétroaction inhibitrice), à l’instar du rétrocontrôle positif est l’action en retour d’un effet sur le mécanisme qui lui donne naissance. En revanche, le rétrocontrôle négatif, à la différence du rétrocontrôle positif, freine ce mécanisme. Il s’agit d’une autorégulation qui, par exemple, permet de maintenir la testostéronémie à une valeur consigne chez l’homme. Tout écart est immédiatement corrigé grâce à cette rétroaction. 6 A. Tube séminifère B. Spermatogenèse HOMME C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone E. Spermatozoïde F. Chromosome Y D. Testostérone La testostérone est une hormone stéroïde. Elle est dérivée du cholestérol et, par conséquent, est de nature lipidique. Elle est produite par les cellules de Leydig, dans le tissu interstitiel du testicule. Elle est responsable de la différenciation du sexe phénotypique lors du développement embryonnaire puis de l’apparition et du maintien des caractères sexuels secondaires à la puberté. 6 E. Spermatozoïde F. Chromosome Y HOMME A. Tube séminifère B. Spermatogenèse HOMME C. Rétrocontrôle négatif D. Testostérone E. Spermatozoïde F. Chromosome Y E. Spermatozoïde F. Chromosome Y Le spermatozoïde est le gamète mâle. C’est une cellule haploïde très différenciée. Sa forme est hydrodynamique, il contient la moitié du matériel génétique, se déplace grâce à un flagelle. L’énergie nécessaire au déplacement vient de la respiration cellulaire permise par les mitochondries utilisant le fructose du liquide séminal. L’acrosome contient les enzymes nécessaires à la digestion de la zone pellucide de l’ovocyte rendant possible la fécondation. Le chromosome Y est un gonosome. Il caractérise le phénotype masculin chez les espèces dont le mâle est hétérogamétique. Il contient les gènes nécessaires à l’expression du sexe phénotypique. Le gène homéotique SRY produit la protéine TDF (facteur de détermination testiculaire) induisant la transformation de la gonade indifférenciée en testicule entre la 5e et la 6e semaine de développement embryonnaire. 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 A. Préservatif B. Stérilet Le préservatif est un moyen mécanique de contraception masculine. Il présente un taux d’échec de 5 à 10 %. Il reste le seul moyen de prévention efficace contre le VIH (mais présente le même taux d’échec que pour une contraception). Le stérilet ou DIU (dispositif intra-utérin) est un moyen mécanique de contraception féminine associé à une action chimique du fil de cuivre sur la survie des spermatozoïdes. Le taux d’échec varie entre 0,1 et 3 % selon le dispositif utilisé. Il ne faut pas le confondre avec le système intra-utérin (SIU) qui lui ressemble mais n’a pas son action. Il libère pendant plusieurs années de faibles doses d’hormones de synthèse (lévonorgestrel). Il s’agit dans ce cas d’un contraceptif hormonal. 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal La pilule contraceptive est un contraceptif hormonal féminin qui consiste en la prise quotidienne par voie orale d’hormones de synthèse qui perturbent le cycle en empêchant toute ovulation. Il en existe différents types dont l’efficacité varie de 98,5 à 99,9 %. L’anneau vaginal est un nouveau moyen de contraception hormonale. Il remplace la pilule en évitant la prise quotidienne sujette parfois à des oublis. Il se met en place dans le vagin pendant la durée d’un cycle et s’enlève la dernière semaine afin de laisser les menstruations avoir lieu. Il présente les mêmes avantages que la pilule mais aussi les mêmes effets secondaires car il est de même composition. 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 7 A. Préservatif B. Stérilet CONTRACEPTION C. Pilule contraceptive D. Anneau vaginal E. Pilule du lendemain F. RU 486 E. Pilule du lendemain F. RU 486 La pilule du lendemain ne doit être utilisée qu’exceptionnellement en l’absence de contraception afin d’éviter une grossesse non désirée. Il s’agit d’un comprimé à prendre dans les 72 heures suivant le rapport sexuel. Ce type de pilule n’a aucun effet si la nidation a déjà eu lieu. La nouvelle pilule du lendemain (pilule du surlendemain) est disponible depuis 2009. Elle est efficace jusqu’à 5 jours après un rapport sexuel sauf si la nidation a eu lieu. L’IVG (Interruption Volontaire de Grossesse) est possible jusqu’à 14 semaines d’aménorrhée (absence de règles) mais l’IVG médicamenteuse seulement jusqu’à la 7e semaine. Elle repose sur l’action d’une molécule, le RU 486 ou mifépristone. Elle bloque les récepteurs à la progestérone dans l’endomètre et déclenche ainsi les menstruations ce qui provoque l’avortement. 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 Les lymphocytes T prennent naissance dans la moelle osseuse et acquièrent leur maturité dans le thymus. Les LT4 présentent un marqueur CD4 ainsi que d’autres marqueurs de surface leur permettant de reconnaître les cellules présentatrices d’antigène (macrophages). Le récepteur T permet la reconnaissance d’un antigène donné : il lui est spécifique. Les LT4 activés permettent la prolifération clonale grâce à leur sécrétion d’interleukine. Certains peuvent se différencier en LT4 mémoire. Comme les LT4, les LT8 prennent naissance dans la moelle osseuse et acquièrent leur maturité dans le thymus. Les LT8 présentent un marqueur CD8 ainsi que d’autres marqueurs leur permettant de reconnaître les cellules présentatrices d’antigène ou les cellules infectées. Le récepteur T est spécifique d’un antigène donné. Les LT8 activés se transforment en LTc (cytotoxiques) qui détruisent les cellules infectées en libérant de la perforine et des protéases. Certains peuvent se différencier en LT8 mémoire. 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte C. Lymphocyte B D. Anticorps Les lymphocytes B prennent naissance et acquièrent leur maturité dans la moelle osseuse (B vient de l’anglais « bone »). Leurs récepteurs membranaires permettant la reconnaissance d’un antigène sont des anticorps membranaires. Une fois activés, les LB se différencient en plasmocytes, sécréteurs d’anticorps spécifiques de l’antigène reconnu. Certains LB peuvent se différencier en LB mémoire. Les anticorps sont des protéines. Ce sont des immunoglobulines (γ-globulines). Ils sont constitués de 4 chaînes polypeptidiques : 2 chaînes lourdes (H pour « heavy ») et 2 chaînes légères (L pour « light ») avec des parties constantes (C) et des parties variables (V) : CH, VH, CL et VL. Les 4 chaînes sont associées par des liaisons faibles et des ponts disulfure. Il existe deux sites de reconnaissance de l’antigène (Fab) et un site de fixation à un macrophage. 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte 8 A. Lymphocyte T4 B. Lymphocyte T8 IMMUNOLOGIE C. Lymphocyte B D. Anticorps E. Macrophage F. Plasmocyte E. Macrophage F. Plasmocyte Macrophage vient du grec : « gros mangeur ». Ce sont des cellules infiltrant les tissus. Ils proviennent de la différenciation des monocytes (qui circulent dans le sang). Les monocytes et les macrophages sont des phagocytes (cellules capables de phagocytose) tout comme les polynucléaires. Les plasmocytes sont les cellules issues de la prolifération clonale des lymphocytes B activés par la reconnaissance d’un antigène. Ce sont des cellules sécrétrices d’anticorps circulants (qui formeront des complexes immuns en s’agglutinant autour des antigènes).