Evolution et Phylogénie (en )

EVOLUTION, PHYLOGENIE
et REPRODUCTION
CHAPITRE I
HISTOIRE DES THEORIES DE L'EVOLUTION ET DE LA
SYSTEMATIQUE :
Aristote est le premier naturaliste connu. Il a écrit plusieurs ouvrages sur les
espèces, la fonction des organes, ... C'est aussi le premier à établir une classification des
espèces qu'il classe en 2 grands ensembles :
Les Vertébrés : Tous les Mammifères sauf les Cétacés, Reptiles et Amphibiens, les
Oiseaux et les Poissons (dont les Cétacés considérés comme des poissons)
Les Invertébrés : Tous ceux connus actuellement
« Si dans un animal, chaque partie est indispensable au tout, le tout est plus que la
somme des parties » Aristote.
On ne peut comprendre la fonction d'un organe seulement en l'étudiant tout seul. Il
faut aussi l'étudier dans son contexte. Aristote n'avait pas une vision réductionniste
comme c'est le cas dans les différentes domaines d'études de la biologie.
Elle est aussi en accord avec le principe d'émergence.
L'évolution est la « façon » dont le monde vivant est apparu sur Terre et comment il
s'est transformé pour obtenir toutes les espèces actuelles.
Le concept d'émergence :
On part d'un exemple, l'oxygène et l'hydrogène. Ensemble ils forment une molécule
H2O qui la propriété d'être aqueuse et qui ne provient pas de la propriété de l'oxygène ni
de l'hydrogène. On a une nouvelle propriété issue de la combinaison des 3 atomes.
Le cœur et le rein peuvent ensemble faire émerger et réguler la pression artérielle.
Les cellules gliales et les neurones séparément n'expliquent pas les mécanismes de
mémoires.
Cette notion semble nous amener vers un monde vivant encore plus complexe, ce
qui est faux. De nombreux organismes semblent être complexes alors qu'ils possèdent
des structures dites « archaïques ». Les transformations d'un être vivant n'implique pas
nécessairement une complexification de son matériel génétique.
Une naissance et l'émergence d'une espèce n'est pas pareil. La naissance est
précise dans le temps (date d'anniversaire). L'émergence est à cheval sur une
fourchette de milliers d'années. (l'Homo sapiens est apparu, a émergé vers 180 000 à
200 000 ans)
Le concept d'émergence montre une transformation progressive et non pas la
formation d'un coup des espèces comme le disent les Créationnistes (leur théorie n'est
pas une théorie scientifique).
EVI 781
M. Alain
SARRIEAU

Aristote a également fait de la biologie anatomique. Il a constaté qu'il existait des
concordances entre le nageoire antérieure des poissons et l'aile des oiseaux et entre
la nageoire postérieure et les pattes.
C'est l'homologie. Geoffroy St Hilaire redéveloppe cette idée vers 1800 et Richard
Owen en donne une définition dans le milieu du 19ème siècle.
Homologie :
2 Structures sont homologues quand elles sont présentes chez des animaux
d'espèces différentes mais qu'elles conservent la même organisation anatomique et
conservent les mêmes connexions avec les structures avoisinantes. Elles peuvent
présenter un aspect ou des fonctions différentes. On parle d'homologie de position (ou
primaire)
Différence de taille, de fonction
(nage, vol, marche)
On retrouve cependant les
mêmes ceintures.
( voir page 5 poly évolution et
phylogénie)
Structures communes aux
Tétrapodes.
Homologie secondaire :
Ressemblance entre 2
structures appartenant à 2 ou
plusieurs animaux différents.
Ces structures pourraient
provenir d'un ancêtre commun.
Si c'est le cas on parle
d'homologie de filiation
sinon d'homoptasie.
Une structure sur 2 espèces distinctes. Elle peuvent donc apparaître ailleurs de manière
aléatoire.
Pour Aristote les espèces animales ont une « force vitale » qui les pousse
vers un but final. C'est une vague idée de l'évolution. C'est la théorie finaliste.
L'espèce humaine est selon lui une espèce à part, cette idée et nombre d'autre vont
perdurer jusqu'au Moyen Âge.
Pierre Belon réalise des dissections et étudie les squelettes. Il constate qu'il y a des
analogies entre certains os.
Analogie ≠ Homologie
Une analogie désigne une ressemblance fonctionnelle entre 2 structures d'un individu ne
possédant pas le même plan d'organisation.

Exemple : l'aile du papillon et celle des oiseaux
Un analogie est une ressemblance fonctionnelle entre 2 espèces n'ayant aucun lien
de parenté.
Moyen Âge:
Apparition de nouvelles classifications (près d'une centaine), la plupart farfelues
mais qui remettent en question les idées d'Aristote.
Siècle des Lumières :
La transformation du Jardin du Roi en Muséum d'histoires Naturelles de Paris
(Buffon, Lamarck, Jussieu, ...)
Il y a 2 précurseurs à toutes ses grandes têtes :
Maupertuis : La Vénus Physique, dissertation physique à l'occasion du nègre blanc. Il
émet une hypothèse sur ce petit garçon qui aurait subi des transformations par rapports à
ses descendants. Ces transformations se mettraient en place lors de la fécondation et
seraient issues de l'influence de l'environnement, de l'alimentation. Elles sont issues de 2
sources : l'acquis et l'innée.
B. De Maillet : Telliamed. Il expose 3 idées :
 La Terre se serait formée à une époque bien plus antérieure à celle dite dans la bible.
 Les êtres vivants seraient nés dans le milieu aquatique.
 Au cours de la vie de la Terre, celle-ci a subi des périodes d'assèchements qui auraient
permis l'émergence de la vie terrestre. Cette idée mais actuellement très peu probable.
De nouvelles classifications sont faites notamment par des botanistes (Jussieu, Limnée,...)
et non par des zoologistes car la botanique avec beaucoup de succès (médecine).
Jussieu invente le principe de subordination : les classifications sont hiérarchisées
mais basées seulement des ressemblances ou dissemblances.
Classification Linnéenne utilisée jusqu'en 1950
Classification taxonomique (groupe, classe, taxon, ...)
1950 Entomologiste Allemand Henning développe une classification dite cladistique ou
cladisme basée sur une relation de parenté (phylogénétique) l'évolution est visible. Il
classe les espèces en recherchant leurs ascendants. Il utilise des caractères physiques et
des caractères moléculaires.
(voir page 5 figure 2 poly évolution et phylogénie )
Ils ont un ancêtre commun car ils possèdent tous une colonne vertébrale. Mammifères et
Oiseaux présence d'un poumon, caractère dérivé du caractère primitif branchie.
Phylogénie moléculaire (utilisation actuelle pour les classifications)
Une classification n'est qu'une proposition, ce n'est jamais définitif. Il existe
d'autres méthodes tel que phénétique, la méthode de compatibilité et méthode
probabiliste.
Phénétique : on trace des phénogrammes (arbres) en utilisant des indices de similitudes
(généralement moléculaire) On réalise des séquençages.
Il n'y a pas nécessairement de lien de parenté si il y a des similitudes. 2 gènes

peuvent être différents mais codent pour la même molécule. Peut-on réellement définir
une espèce à partir de quelques séquences sachant qu'il y en a des milliers ?
Méthode de comptabilité : utilisation du maximum de caractéristiques.
Méthode probabiliste : on tient compte des gènes et des protéines, voir comment ils
évoluent au cours du temps (méthode peu fiable). Pas plus de 5% des gènes codent pour
les aspects morphologiques.
Généralement les différentes méthodes arrivent à des résultats quasi similaires.
(voir figure 3 page 6 poly évolution et phylogénie)
Le critère morphologique est trompeur car la vache est plus proche du dipneuste du
fait de phénomènes de divergences très rapides chez la vache. Les dipneustes sont
qualifiés de « fossiles vivants ».
On s'aperçoit que lorsque l'on a suffisamment de données sur des espèces, la cladistique
donne des résultats plus fiables que la phénétique.
Limnée n'émet aucune hypothèse, la cladistique comporte un certain nombre
d'hypothèse, montre l'histoire évolutive (ancêtre commun) mais exclu certain groupe dès
que l'on est incapable de leur trouver un ancêtre commun. Les poissons s'appellent
maintenant des CRANIATES APODES et d'ailleurs on ne devrait pas les appeler poissons.
L'homme est dans un genre puis un ordre .... jusqu'au règne, domaine. On part du
plus petit pour aller vers le plus grand.
Hiérarchie de la phénétique est basée sur les similitudes d'un ensemble de
caractères. Elle ne tient pas compte de l'évolution des espèces. 2 espèces présentant les
mêmes caractères peuvent n'avoir aucun lien de parenté.
Classification phylogénétique est basée sur les liens de parenté mais il n'y a
pas forcément de ressemblance entre les individus.
Théories de l'évolution : (voir semestre 6 Cours Génétique Pape)
Jusqu'à la fin du XIXème il y avait 2 théories principales : Lamarckisme et
Darwinisme qui ne s'opposaient pas, Darwin était convaincu de la transmission des
caractères acquis tel que le décrit Lamarck. Darwin n'a pas basé sa théorie sur des lois de
génétique (les lois mendéliennes ont servi de base au Néodarwinisme). Darwin n'a jamais
utilisé le terme évolution dans « l'origine des espèces » paru en 1859. Cependant dans
d'autres réédition il y apporte des corrections et intègre le terme d'évolution mais dans le
« même sens » que Lamarck.
Lamarck n'a pas vraiment eu de chance car à son époque il a été rabaissé par
Cuvier qui occupait toute la place des intellectuels scientifiques de l'époque. On le
connaissait donc très peu à l'époque de Darwin. La théorie proposée par Darwin semblait
alors complètement nouvelle.
Darwin s'est également servi d'un autre ouvrage écrit par l'anglais Malthus (« essai
sur le principe de population » fin XVIIIème) où il montre que les sociétés humaines
croissent plus vite que les denrées alimentaires. D'où à partir du moment où il a trop
d'humains, une lutte pour l'appropriation des denrées (pression de sélection). On a alors
l'élimination des « faibles » face au plus fort.
Au même moment Wallace (un autre anglais) présente également sa théorie qui est

très semblable à celle de Darwin. Etant d'un caractère plus discret il s'effacera au profit de
Darwin.
C'est cette idée que reprend Darwin. Cette compétition, dû à la Nature, va
effectuer un tri → compétition des individus face aux ressources alimentaires. Tout
facteur peut effectuer une pression de sélection, ce tri s'effectue « au bénéfice » (ou
désavantage si le tri est trop fort l'espèce peut disparaître, ou avantage des individus
malades par rapport aux sains (anémie falciforme et paludisme))de l'espèce. Le sélection
naturelle est le moteur de l'évolution des espèces. Lamarck fait aussi intervenir
l'environnement mais de manière différente. Un individu est sensible aux variations de
son environnement et doit donc s'adapter, il est acteur de son évolution.
Pour Darwin, un individu n'est pas acteur de son évolution. Il est passif et
subit la pression de son environnement et s'y adapte ou non. C'est la compétition
des individus face à leur environnement. Darwin croit à l'hérédité des caractères
acquis. Pas de notion d'évolution à proprement parlé et pas de génétique.
La sélection naturelle dépend de 4 critères :
*) La reproduction des individus
*) Aptitude à la reproduction (caractère qui favorise la reproduction d'un individu
dans un groupe).
*) Caractères héréditaires (la nouvelle génération doit être conforme à celle
parentale)
*) Critères de variations (petites variations entre les caractères des individus)
La sélection naturelle ne peut pas expliquer la macroévolution (classe et
embranchement) mais peut pour la microévolution (niveau de l'individu).
Dynamique de la population :
Tant que le substrat alimentaire est en quantité supérieure aux besoins du nombre
d'individus, la population augmente. Une fois le seuil dépassé compétition (sélection
naturelle) puis retour à l'équilibre.
Par exemple, l'homme se reproduit trop vite par rapport aux ressources disponibles.
Comment se fait cette sélection ?
Cette sélection se réalise de 3 manières différentes :
1. Sélection stabilisatrice : préférence du caractère intermédiaire.
On admet que le succès reproductif dépend de la taille (caractère héréditaire)
dans une population, la probabilité de trouver des individus de grande ou petite
taille est plus importante que de trouver des individus de taille moyenne au
temps 0. Favorisation des individus de taille moyenne. Sélection normalisante
(très fréquente dans la nature notamment chez l'homme)
2. Sélection directionnelle : préférence d'une part de la population
Les individus de grandes tailles sont favorisés (meilleure reproduction)
déplacement de la moyenne vers les individus favorisés (mode de sélection
rapide)
3. Sélection disruptive : caractères opposés favorisés
2 moyennes apparaissent (bimodale) ce mode de sélection entraîne par
exemple le dimorphisme sexuel (favorisation de la diversité génétique) mode de
spéciation.
Absence de sélection (pas de relation entre un caractère donné et l'aptitude à se
reproduire). Cette sélection peut s'appuyer sur des mutations. La sélection porte sur un
phénotype et non sur génotype. Grâce à cette sélection on une conservation des gènes