Quelques mises au point scientifiques

Les
mécanismes de
l’évolution
1
Introduction
 L’évolution
ne concerne pas les individus
mais les populations
 Elle
implique l’apparition d’innovations
génétiques qui soient transmises aux
descendants et qui soient conservées
2
 I.
Les innovations génétiques
 II.
La sélection naturelle
 III.
Les modifications de la chronologie
du développement (hétérochronies)
3
I. Les innovations
génétiques

1. Les mutations ponctuelles à l’origine du
polymorphisme des gènes

2. Les duplications de gènes

3. Les transpositions

4. Les remaniements chromosomiques
4
1. Les mutations ponctuelles à l’origine
du polymorphisme des gènes
a)
les différents types
b)
des conséquences phénotypiques
variables
Seules les mutations affectant les cellules
germinales sont transmises à la
descendance.
5
2. Les duplications de gènes
Les gènes du complexe Hox B de la Souris
Disposition des gènes homéotiques Hox B sur le chromosome 11
HoxB4
HoxB7
HoxB9
HoxB1
1
10
20
30
40
50
PKRSRTAYTRQQVLELEKEFHYNRYLTRRRRVEIAHALCLSERQIKIWFQNRRMKQKKDH
R--G-QT---Y-T------------------I--------T-----------------KW
SRKK-CP--KY-T-------L--M----D--H-V-RL-N----------------M--LN
-GGL--NF-TR-LT-------F-K--S-A------AT-G-N-T-V-------------RE
60
Séquence de l’homéodomaine de la protéine codée par quelques
gènes HoxB de souris
Les acides aminés qui, dans les différentes séquences sont identiques à
ceux de la protéine HoxB4, prise arbitrairement comme référence, sont
représentés par un tiret.
6
Mécanisme : le crossing-over
inégal
Ce phénomène crée de nouveaux gènes par mutations sans provoquer
la perte de la fonction biologique codée par le gène ancestral.
7
Duplication/Mutation peuvent expliquer la
macroévolution
Reconstitution de
l’évolution des insectes
à partir des mutants de
drosophiles présentant
des délétions de
certains gènes
homéotiques
8
3. Les transpositions
Des parties d’ADN changent de place au
cours du temps (transposons)
Cela peut modifier l’expression des gènes
voisins :
 Gènes inactivés
 Gènes activés
9
4. Remaniements
chromosomiques
 Inversions
et fusions de
chromosomes
10

Polyploïdie

Ces phénomènes créent un isolement
reproducteur en perturbant l’appariement
des chromosomes pendant le méiose
11
II La sélection naturelle
 1.
Les innovations génétiques sont
sélectionnées par le milieu
 2. Le maintien du polymorphisme
 3. Comment des caractères non
fonctionnels ont-ils pu être sélectionnés ?
12
•1. La sélection naturelle
•Couleur de la peau et géographie
13
Sélection stabilisante
14
Sélection directionnelle
15
Sélection diversifiante
16
 La
sélection naturelle s’exerce sur les
phénotypes.
 Elle s’exerce sur des variations
existantes
 C’est un phénomène orienté,
l’orientation dépend des facteurs
environnementaux
 Elle repose sur l’inégalité des chances
de reproduction
 Elle n’est pas toujours adaptative
(sélection sexuelle)
17
 La
sélection ne fait pas toujours
disparaître les allèles défavorables.
- la phalène
-
paludisme et drépanocytose : les
hétérozygotes ont un avantage.
18
 Les
exaptations
Ce sont des caratères qui n’avaient pas
leur fonction actuelle lorsqu’ils sont
apparus.
Ex : Le membre chiridien.
La plume.
19
La sélection sexuelle
Xiphophorus maculatus

Xiphophorus helleri
20
Expérience de greffe d’épée sur
maculatus
♂
avec
épée
colorée
♀
♂
avec épée
transparente

Expérience faite avec 6 paires de mâles.
Chaque paire est testée sur 9 à 15 femelles.
 On mesure le temps passé par les femelles
auprès de chaque mâle.
 On implante ensuite l’épée colorée au mâle
qui portait l’épée transparente.
21
 Dans
tous les cas, la femelle préfère le
mâle qui porte l’épée colorée.
Ccl : Les femelles ont une prédisposition
sensorielle à préférer les mâles présentant
une épée (effet sur la taille apparente ?).
Ce caractère est apparu, même s’il était
peu développé, il a été immédiatement
sélectionné.
22
 Elles
portent sur la vitesse, sur la
chronologie et sur la durée du
développement. Elles peuvent
toucher tout l’organisme ou un
caractère isolé.
 Le développement est arrêté
lorsque la maturité sexuelle est
atteinte.
23
 1.
Modification de la vitesse développement
 2. Modification de la durée du
développement
 3. Décalage du début du développement d’un
caractère : pré et post-déplacement

4. Hétérochronie et évolution humaine
24
Si elle est ralentie, sans modification de durée, le
descendant aura à l’âge adulte la même taille que
son ancêtre mais aura un aspect juvénile : c’est la
décélération ou néoténie
25
Si la vitesse de développement est
accélérée
 La
taille sera la même que celle de
l’ancêtre, mais les caractères adultes
seront plus marqués : accélération
26
 Si
elle diminue, le descendant sera plus
petit et aura une morphologie juvénile :
hypomorphose.
 Si
elle s’allonge, la croissance durera plus
longtemps, le descendant sera plus grand
que son ancêtre et une morphologie
hyper-adulte : hypermorphose
27

Zèbre de Grevy

Zèbre de steppe
28

Les rayures
commencent à se
former 3 semaines
après la fécondation
chez le zèbre de
steppe.

Elles ne se forment
qu’à 5 semaines
chez le zèbre de
Grévy
29
Ou comment une identité génétique de 98% entre le
chimpanzé et l’Homme peut –elle se traduire par une si
grande différence phénotypique ?
30
31
Analyse de forme : l’évolution de la forme du crâne est la même
dans les deux espèces, mais elle est moins accentuée chez l’Homme
32

Les caractères « humains » sont des
caractères de Primate juvénile, les caractères
« simiesques » sont des caractères de
Primates adultes. Ils apparaissent au cours
du développement.
33
Les proportions
du crâne d’un
homme adulte
sont celles d’un
crâne de
Chimpanzé de
trois ans
34
 L’acquisition
de la morphologie humaine à
partir de celle d’un singe supérieur est une
mosaïque d’hétérochronies :
35
Les phases de développement
Chimpanzé
Ph embry
:
2 sem
Ph foetale :
8 mois
Ph lactéale :
Jusqu’à 3 ans
Ph de substitution :
Jusqu’à 6 ans
Maturité sexuelle
Homme
Ph embry :
8 sem
Ph fœtale : 9
mois
Ph lactéale : jusqu’à 6 ans
Ph substitution : jusqu’à
14 ans
Maturit
é
sexuell
e
36

Allongement de la phase embryonnaire qui
conduit à l’hypertrophie du système nerveux

Allongement de la phase de substitution qui
conduit à l’allongement des membres inférieurs.

Allongement de la phase de descente du larynx
(18 mois chez le Chimpanzé, 3 ans chez
l’homme) qui allonge le pharynx et permet le
langage articulé = hypermorphose
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 Le
développement du crâne est tronqué : il
garde sa forme arrondie, le trou occipital
reste orienté vers l’avant.
 Le
bassin reste court et large : ce sont des
hypomorphoses qui permettent la bipédie
permanente.
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Peu d’innovations génétiques
sont nécessaires pour passer
du plan d’organisation
Chimpanzé au plan Homme.
Les gènes de structure
existent déjà.
Les mutations affectant les
gènes régulateurs du
développement provoquent
de grandes modifications
phénotypiques.
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