Chapitre 16 : La photosynthèse

Chapitre 16 : La photosynthèse
La photosynthèse se produit au sein des chloroplastes des cellules végétales.
Description de la cellule végétale :


Cellulose : paroi de la cellule végétale composée de sucre (amidon-glucose).
Stomates : ouvertures situées sur la face interne de la feuille par lequel entre le CO 2 et sort l’O2.
Prit sur un site : [BLACKMAN en déduisit en 1905 que la photosynthèse comportait des réactions
photosensibles et donc photochimiques (= réactions "claires"), et d'autre part des réactions indépendantes de
la lumière, catalysées par des enzymes et donc dépendant de la température (= réactions "sombres").] ???
Les cellules de la gaine vasculaire ainsi que les racines stockent l’amidon.

Mésophile : elle constitue la partie supérieure et inférieure de l’épiderme où se trouvent les stomates. Les cellules qui
le constituent sont riches en chloroplastes,



Vacuole : organite rempli de liquide, endroit de stockage (substance de défense, colorant, parfum, …), hydrosquelette.
Tonoplaste : membrane de la vacuole.
Chloroplastes : ce sont des organites propres aux cellules autotrophes. Ils sont délimités par une membrane unitaire
externe et une membrane interne, lisses toutes les 2. Ils sont capables d’autoréplication : ils comportent dans leur
matrice (stroma), un ADN annulaire et des ribosomes assurant la synthèse de certaines de leurs enzymes.
o Stroma : compartiment limité par la membrane interne du chloroplaste ; c’est la matrice où se trouvent
ADN annulaire, ribosome et enzymes qui convertissent le
en sucre..
o Thylakoïdes : système de membrane, internes au chloroplaste, formant un réseau de saccules aplatis très
grand en surface par rapport au volume qu’il délimite. 3 types importants de molécules s’y trouvent :
1. La chlorophylle
2. Les enzymes et les cofacteurs du système de transport d’électrons.
3. Les complexes enzymatiques qui assurent la synthèse d’ATP.
o Espace thylakoïdien : compartiment rempli par les thylakoïdes.
o Grana ou granum : disques empilés situés entre les thylakoïdes. C’est à cet endroit que se trouvent les
pigments chlorophylliens :
 chlorophylle a et b qui absorbe les couleurs orange-rouge.
 caroténoïdes qui sont de couleur orange et absorbent le
bleu.
 xanthophylles qui sont de couleur jaune et absorbe le bleu.
o
Pigments chlorophylliens : pigments photosynthétiques capable d’absorber la lumière. Ils sont en organisés
en 2 parties : le photosystème I qui contient la chlorophylle a et absorbe la lumière à 700 nm et le
photosystème II qui contient la chlorophylle b et absorbe la lumière à 680 nm.
Rôle de la photosynthèse
1.
L’inverse de cette réaction est le résultat de la respiration. Le déchet des uns fait la nourriture des
autres.
CYCLE. Le sucre, l’énergie créée par les autotrophes à partir de la dégradation de
molécules organiques va être consommé par les hétérotrophes.
2. L’oxygène présent dans notre atmosphère est renouvelé par la photosynthèse.
La plante capte l’eau les minéraux par osmose via ses racines mais comme la fleur, elles sont incapables de
faire la photosynthèse car elles ne possèdent pas de chlorophylle ; elles font uniquement la respiration
cellulaire. Quant aux parties vertes de la plante, elles font les 2 mais le rendement de la photosynthèse est
plus élevé.
L’H2O est la source de l’oxygène produit par la photosynthèse et non du CO2.
Les facteurs qui influencent la photosynthèse :

Chlorophylle, H2O (capté par les racines grâce à l’osmose) + rejet d’O2

Lumière et rejet d’O2 (déchet) [Si l’intensité lumineuse augmente, alors la production d’O2 aussi]

stockage du sucre (glucide-amidon), il faut alors consommation de CO2

stockage de l’énergie ATP


Autotrophe : organisme capable d’utiliser la lumière.
Photoautotrophe : c’est un organisme qui utilise la lumière comme source d’énergie et le CO2 comme source de
carbone.
Les organismes capables de la photosynthèse :

Végétaux terrestres : mousses, fougères, griofites, plantes à fleurs (angiosperme).

Végétaux marins : algues

Protistes (organisme eucaryote unicellulaire), cyanobactéries, bactéries sulfureuses,…
Déroulement de la photosynthèse :
6 CO2 + 6 H2O ---> C6H12O6 + 6 O2
Etape 1 : Phase claire

Photosystème II (680 nm) : Les photons excitent la surface de feuille (chlorophylle) par leurs
impacts, les électrons sont alors enrichi en énergie (état excité).

Les e- émit vont retrouver leur potentiel initial par 2 étapes
possibles :

Soit en réagissant avec une molécule d’
extérieure qui
va être lysée sous l’action de la lumière et qui produira de
l’oxygène ; photolyse de l’eau :
Les
utilisés ont perdu leur énergie et viennent alors
combler le déficit au niveau du Photosystème II.

Soit par photophosphorylation ; une succession d’étapes
d’oxydoréduction via un complexe d’enzymes (cytochrome) qui produira de l’ATP, jusqu’à être
complètement vidé d’énergie et ainsi combler le déficit en
Le transport des
dans le Photosystème I.
est couplé au pompage des protons du stroma à travers la membrane
des thylakoïdes. Il en résulte une accumulation de protons à l’intérieur de ceux-ci et
l’établissement d’un gradient électrochimique de membrane. Le retour des protons vers le
stroma fournit grâce au gradient, de l’énergie nécessaire pour convertir l’
au complexe ATP synthétase.
en
grâce

Photosystème II (700 nm) : Les photons excitent la surface de feuille (chlorophylle) par leurs
impacts, les électrons sont alors enrichi en énergie (état excité).

Les e- émit vont retrouver leur potentiel initial par 1 seule étape possible :

Ils seront véhiculé par une chaîne de transporteur d’
dont le cytochrome situés
dans la membrane des thylakoïdes vers un accepteur final :
De ce fait, il y aura un déficit en électron à la surface de la feuille mais qui sera vite
comblé grâce aux e- du photosystème II ayant perdu de l’énergie par rédox.
Conclusion :
1. Photosystème I : excitation des
.
2. A) photolyse de l’eau B) photophosphorylation
3. Photosystème II : excitation
4. Production NADPH.
Etape 2 : Phase sombre (dans le stroma)

Cycle de Calvin-Benson ou des pentoses phosphates : Le
atmosphérique est réduit et incorporé à
des molécules organiques complexes via une longue chaîne enzymatique, rubisco qui le convertit en
glucose.
Cette fixation de
utilise le pouvoir réducteur du NADPH et l’énergie générée sous forme d’ATP
au cours de la phase claire.

Un sucre en C5 (rubilose) réagit avec une molécule de
rubisco. Celle-ci accroche le
qui a été capté par une enzyme, la
au rubilose qui donnera une molécule à 6C instables qui va se scinder
en 2, donnant 2 sucres C3 puis une succession d’étape va former le glucose, qui sera ensuite
polymérisé en amidon. L’ATP est alors devenue de l’ADP.
Conclusion :
1. Réduction du CO2 par apport de H+ par le NADPH qui produit du glucose
2. Polymérisation du glucose en amidon.
Adaptation à la sécheresse – Cycle en C4 et cycle CAM :
Certaines plantes vivant dans une région tropicale ou très aride se sont adaptées pour continuer à faire la
photosynthèse. Elles ont développé une pompe à dioxyde de carbone qui aspire plus efficacement le gaz grâce
à une molécule PEP qui le fixe pour former une molécule d’oxalacétate. Ce
sera relargué dans le cycle de
Calvin. Il existe 2 types d’adaptation :
L’adaptation géographique de la photosynthèse de type C4 : Elles ont parfois leurs stomates
ouverts, parfois fermés. Cela évite la déperdition d’eau du à la forte chaleur. Les cellules vasculaires
ont des chloroplastes contrairement au C3. Cela reste une photosynthèse classique mais il y a une
étape supplémentaire. Ex : maïs, canne à sucre, …
L’adaptation temporelle de la photosynthèse de type CAM : A cause du manque d’eau, les
plantes ferment leurs stomates toute la journée et les ouvrent seulement la nuit. Or la
photosynthèse ne peut se faire qu’en présence de lumière. De ce fait, elle capte le
la nuit et le
libèrent la journée. Ex : les cactus, plantes grasses des régions désertiques,…
Comparaison entre la mitochondrie et le chloroplaste
Chaine d’e-, transport d’
et fabrication d’ATP = même mécanisme
Système avec des membranes différentes.
Complémentarité entre les 2 (cycle)
Tout 2 ont la présence d’ADN annulaire et se divisent indépendamment de leur côté lors de la division de la cellule
Bactérie aérobie (mitochondrie) et bactérie photosynthétique (chloroplaste) englobé lors de la construction des premières
cellules (endosymbiose)
Chapitre 17 : De l’unicellulaire au pluricellulaire
Christian de Duve, a expliqué le très long
processus du passage de la cellule procaryote à la
cellule eucaryote pour la compréhension de tout le
monde. La cellule eucaryote se spécialisant dans les
membranes amenant à une plus grande complexité.
Son hypothèse est selon laquelle une partie des
cellules unicellulaires ayant une paroi, qui les
empêchent de croitre, l’auraient perdu ce qui aurait
permis son agrandissement et une digestion efficace
sur une surface plus grande.
Premières étapes de l’évolution vers une cellule
eucaryote – Cellule mangeuse :

La perte de la paroi cellulaire a permis à la
cellule de n’être plus entourée que par une membrane souple où a lieu la synthèse protéique des
enzymes digestives.

L’apparition de circonvolutions dans la membrane cellulaire, ce qui a permis à la cellule de grandir car
la surface a augmenté, laissant un grand pouvoir d’absorption des nutriments prélevés dans
l’environnement.

Le repliement de la membrane vers l’intérieur lui a permis de fusionner à certains endroits ; les
vésicules qui se sont ainsi détachées ont formé des compartiments internes isolés (réticulum
endoplasmique, vésicules intracellulaires…). La digestion peut alors se faire autant à l’intérieur qu’à
l’extérieur de la cellule. Le précurseur du noyau cellulaire a été créé, portant l’ADN.

Une armature interne à la cellule s’est formé constituant le cytosquelette (microtubules, actine, …)
et lui a permis de plier sa membrane externe et de brasser son contenu.
Auparavant l’oxygène était nocif pour les premières cellules vivantes sur terre (oxydation) ; lorsque celui-ci a
vu sa concentration augmenter dans l’atmosphère, de nouvelles cellules se sont adaptées telles les ancêtres
des cellules eucaryotes se complexifiant ainsi par endosymbiose.

Endosymbiose : mécanisme par lequel une grande cellule englobe une bactérie qui va vivre en symbiose.
Ex : 1. Des bactéries aérobies qui ont évolué pour devenir des mitochondries
2. Des bactéries photosynthétiques qui ont évolué pour devenir des chloroplastes.
3. Peroxysome, petit organite capable d’utiliser l’oxygène de la cellule eucaryote mais pas de manière efficace. Il
neutralise le pouvoir toxique de l’O2.
Classification des cellules « DACU ».

Archéobactéries

Bactéries

Eucaryotes
Protistes (cyanobactéries), algues rouge et verte
sont les ancêtres des plantes.
Euglena : protiste unicellulaire qui possède des photorécepteurs (pour capter la lumière). Il a aussi la
particularité d’être « mixotrope » (cf. mixotropie) c’est-à-dire qu’il peut être autotrophe en présence de
lumière et hétérotrophe en absence de celle-ci.
Propriétés des cellules eucaryotes
Comment augmente-t-on sa taille ? Cela constitue-t-il un avantage sélectif ?
C’est un avantage sélectif. Une manière de devenir un prédateur de par cette grandeur.
La grandeur est liée à la séquence de gènes. S’il y en a beaucoup alors il y aura beaucoup plus de synthèse
de protéines.

Les infusoires
paramécie : protozoaire,
de grande taille car elle scinde son noyau en
2. Une partie va servir pour la reproduction
(micronucleus) et l’autre pour le
métabolisme (macronucléus car il y a une
plus grande quantité de gènes car on fait des
copies). Lors de la division, le macronucléus
n’intervient pas.



Protozoaire : protistes hétérotrophes qui ingèrent leur nourriture par phagocytose contrairement aux deux autres
protistes.
Protiste : eucaryote unicellulaire
Infusoire : animal unicellulaire vivant en suspension dans l’eau et se nourrissant des infusions végétales.
Stentor : protozoaire possédant de nombreux micro et
macronucléus.

Les myxomycètes : champignon gélatineux
plasmode, masse de cytoplasme dans
laquelle le noyau s’est divisé un grand nombre de fois sans faire la cytocynèse. La cellule
est donc bourrée de noyau et elle grandit.


Cytocynèse : division du
cytoplasme après division
cellulaire.
Les pluricellulaires : organisme vivant composé de plusieurs cellules différenciées ou
non, en contact.
Il y a des cas intermédiaires entre ceux-ci et les unicellulaires :
1.
Volvocales : algues vertes ; Volvox
genre d’algue verte, protistes, amas de cellules indépendantes
ayant des communications entre elles + chacune un flagelle.
A gauche : un
volvox
A droite : une
acrasiale
ressemblant à une
amibe « limace »
2. Acrasiales : Elles se nourrissent de bactéries grâce à son attirance envers l’AMPC (chimiotactisme).
Pendant la plupart de son cycle reproductif asexué, les acrasiales vivent dans le sol et ressemblent
à des amibes. Toutefois en réponse à certains stimuli, plusieurs acrasiales se rejoignent à la surface
du sol pour s’unir comme un champignon primitif.

Chimiotactisme : propriété
d’un organisme mobile de se
déplacer en direction d’une
substance qui l’ attire selon un
gradient de concentration de
cette substance.
3. Spongiaires (éponges) : ce sont les animaux
pluricellulaires les plus primitifs composé d’un
amas mobiles de plusieurs types de cellules
organisées qui sont côte à côte sans lien entre
elles. On ne connaît pas la limite de l’individu
car si on en coupe un en 2, aucun désagrément
n’a été fait et rapidement elles se
reconstruisent séparément. Elles ne possèdent
ni tissu ni organe.
Le battement coordonné des
flagelles des choanocytes
assure la circulation de l’eau
dans les canaux.
Mésophyle : espace compris le pinacoderme et le réseau de canaux aquifères. Celui-ci comporte des cellules
totipotentes ainsi que des cellules squelettiques de type collagène.
La pluricellularité a permis :
-
l’augmentation de la taille des organismes
-
l’augmentation de la complexité ; celle-ci s’accompagnant de :
la différenciation cellulaire : Les cellules somatiques et germinales sont alors créées.
Ex : le développement embryonnaire
la répartition des tâches
la coopération et communication intercellulaire :
Ex : Les levures se reproduisent par reconnaissance intercellulaire.
Chez les animaux, la cellule sécrétrice sécrète une vésicule de sécrétion qui va vers la
cellule libre (local) et les hormones vont dans le sang (à distance).
l’organisation en tissus, en organes : ceux-ci sont liés par des jonctions cellulaires,
plasmodesmes (végétaux).

Transduction : est l'appellation générique du mécanisme par lequel une cellule répond à l'information qu'elle reçoit.
Structure diploblastique :
Les Cnidaires sont plus structurés que les éponges. Ils possèdent une symétrie radiaire représentatifs de leur
moyen de locomotion, c’est-à-dire sédentaire ou planctonique. Ils sont constitués de 2 types de tissus
épithéliaux emboités l’un dans l’autre : l’ectoderme et l’endoderme. Mais ceux-ci sont séparés par une lame
acellulaire : la mésoglée.
Ils sont tous aquatiques, d’une part des dulcicoles : hydre d’eau douce, et d’autre part des marins. Ils se
présentent soit sous forme polype (hydre, corail, anémone de mer), soit sous forme de méduse. La plupart
sont carnivores et macrophages ; ils capturent leurs proies au moyen de tentacules couvertes de très
nombreuses cellules urticantes ou paralysantes : les cnidocytes.
Ils sont dépourvus d’organes spécialisés (tête, système nerveux, excréteur, respiratoire ou circulatoire) et se
limite à une différenciation tissulaire. Ils possèdent un orifice, une bouche qui sert aussi d’anus.
Cavité gastrovasculaire : L’endoderme délimite une cavité dite gastrovasculaire qui communique avec le milieu
extérieur par le seul orifice. La digestion se fait en 2 étapes :

Phase extracellulaire : la proie est digérée grâce à des sécrétions muqueuses (enzymes hydrolytiques
et protéases) libérées par des glandes situées dans la cavité gastrique qui favorisent leur ingurgitation
en les réduisant en bouillie.
cette phase constitue un avantage évolutif face à la variété de proies que le prédateur peut avoir.

Phase intracellulaire : la cellule absorbe la bouillie par endocytose puis se poursuit grâce à des
enzymes lysosomiales. Les éléments non digérés sont évacués par le seul orifice.
Caractère venimeux des cnidaires : essentiellement concentré au niveau des tentacules, celles-ci renferment
des organites « le cnidocyste ». Ce dernier est une petite capsule limitée par une paroi épaisse prolongée à
une extrémité par un long filament tubulaire invaginé. Le cnidocyste contient un liquide qui peut être
toxique ou agglutinant. Un simple choc mécanique suffit pour provoquer la dévagination du filament et le cas
échéant, l’injection du venin (hémolytique
hydrolyse les membranes des globules rouges et neurotoxique
affecte l’influx nerveux).
Structure triploblastique :
A gauche : les échinodermes ; A droite : un plathelminthe
Les triploblastiques possèdent un feuillet en plus que les diploblastiques : le mésoderme. Ils ont aussi des
tissus différentiés mais qui sont intégrés dans des organes. Ceux-ci possèdent une symétrie bilatérale,
particulièrement adaptée à une vie active sauf exception pour les échinodermes. Cette symétrie peut être
définie par 3 plans de description :
1.
Plan sagittal qui divise l’animal en deux parties, l’une gauche, l’une droite. Les organes sont répartis
symétriquement par rapport à ce plan.
2. Plan frontal,
au plan sagittal, il divise l’animal en 2 parties, l’une dorsale et l’une ventrale.
3. Plan transversal,
aux plans sagittal et frontal, il divise l’animal en une partie antérieur (avant) et
une partie postérieure (arrière).
Cette vie active implique l’importance des muscles qui leurs confèrent la vitesse pour se déplacer. Ceux-ci se
différencient à partir du mésoderme pour prendre place dans la mésoglée. Lorsqu’ils se développent, le
système nerveux et les organes s’adaptent, de même les besoins métaboliques sont plus accrus, dès lors, les
fonctions de nutrition, de respiration et d’excrétion sont plus développées.
Ex : les plathelminthes ou verts plats sont les triploblastiques les plus primitifs. Ils ont une symétrie
bilatérale mais les organes sont encore rudimentaires : il possède presque un organe de reproduction mais pas
un système circulatoire. Ils sont plats pour capter l’O2.



Symétrie bilatérale : cette symétrie définit des axes antéro-postérieur, dorso-ventral et médio-latéral.
Symétrie radiale : Organisation morphologique dans laquelle les parties d'un animal sont organisées
concentriquement par rapport à un axe central.
Asymétrie : aucune symétrie
Degré de sociabilité chez les animaux, insectes, etc:
1) Le grégarisme : groupement d’animaux qui interagissent entre eux mais excluent toute coopération.
Ex : les cafards
2) Stade subsocial : animaux vivants en groupe pour certaines actions sur un temps limité. Par exemple,
lors de la reproduction, ils prennent soin de leur progéniture.
Ex : les scarabées les bousiers, les grenouilles, …
3) Stade colonial : groupement d’organismes associés soit par union physique soit par le même génome,
ou les deux. Ex : les coraux
4) Stade communal : groupement de femelles qui coopèrent dans le soin des jeunes.
5) L’eusocialité : groupements d’individus appartenant à la même espèce et doués de coopération. Ils
sont dotés de communication visuelle, olfactive, … c’est un mode de vie sociale le plus élaboré.
Ex : les abeilles, fourmis, termites, chiens de prairie, loups.
Chapitre 18 : Les échanges gazeux
Ces échanges assistent à la respiration cellulaire mais n’est pas le processus métabolique de la respiration !
L’atmosphère constitue le principal réservoir d’oxygène de la planète. Toutefois les océans, les rivières, et
autres plans d’eau en contiennent également mais en faible concentration.

Milieu respiratoire : milieu dans lequel un organisme prélève l’oxygène. Ex : l’air et l’eau
Pour être fonctionnels, les organes respiratoires doivent être adaptés aux propriétés physico-chimiques du
milieu dans lequel ils baignent, étant l’eau ou l’air. Les échanges se font par diffusion ou diffusion facilitée.
Contraintes du milieu :
Milieu
Quantité O2 (masse)
Vitesse de diffusion
Viscosité
humidité
Air
beaucoup mais dépend
rapide car vent
basse
normal
lente car l’eau est lourde à se mouvoir
haute
génial dans l’eau
de l’altitude
Eau
Moins mais dépend aussi
de la température
Les organes respiratoires :
A. Les surfaces respiratoires

Surface respiratoire : d’un animal est la surface corporelle au niveau de laquelle se produisent des échanges gazeux.
Celle-ci est très vascularisée et suffisamment étendue pour alimenter la totalité de l’organisme en oxygène sans pour
autant déformer l’animal. Ex : peau, poumon, branchie
L’oxygène et le dioxyde de carbone ne peuvent pas passer sous forme de bulles de gaz dans le sang et dans
les cellules. Ils doivent être dissous dans des gouttelettes d’eau qui recouvrent les surfaces respiratoires pour
y passer d’où le besoin d’humidité.
Chez les métazoaires primitifs, ils utilisent l’ensemble de leur surface cutanée comme organe de respiration.
Ceci ne peut exister que chez des animaux extrêmement petit, vermiformes ou plats, qui présentent un
rapport surface/volume élevé.
Ex : éponge, méduse, plathelminthes, verre de terre…

Métazoaire : organisme eucaryote multicellulaire mobile et hétérotrophe.
Les organes respiratoires des invertébrés sont d’origine ectoblastique tandis que chez les cordés, ils sont
toujours d’origine endoblastique (pharynx).
Si le rapport surface/volume est trop faible pour oxygéner toutes les cellules, il faut un système circulatoire,
c’est-à-dire des organes respiratoires spécialisés et localisés qui vont offrir un triple avantage :

Augmenter la surface de l’animal sans déformer celui-ci

Protéger les organes respiratoires

Assurer un meilleur contrôle des échanges gazeux
B. La respiration aquatique ou branchiale
Dans le milieu aquatique
Chez beaucoup de mollusques, arthropodes, poissons et chez certains amphibiens, les échanges gazeux se font
grâce à des branchies : ensemble de filaments branchiaux permettant d’augmenter la surface respiratoire.
Etant donné leur localisation externe, elles sont soit sujettes aux attaques ou altérations physique de
l’extérieur soit elles sont protégées par des structures squelettiques (opercule, cuticule, coquille, …). Les
branchies doivent être efficaces pour capter l’oxygène dans l’eau car celle-ci est en moindre quantité, de plus
l’eau a une masse volumique élevée à déplacer ; de ce fait, elles sont aidées par la ventilation : processus qui
accroît la circulation du milieu respiratoire sur la surface respiratoire, et dépensent beaucoup d’énergie pour
entretenir ce flux.
Chez les poissons, les branchies sont parcourues continuellement par un courant d’eau unidirectionnel qui
entre par la bouche, passe par le pharynx et s’écoule sur les branchies avant de sortir.

Opercule : partie du corps qui sert de couvercle par rapport aux branchies des poissons osseux. Quand celui-ci se
soulève, il crée une dépression au niveau du pharynx et donc un appel d’eau au niveau de la bouche ; de ce fait, l’eau
s’y engouffre.
Il y a beaucoup moins d’oxygène dans les mers chaudes car la quantité d’oxygène dissoute dans l’eau varie en
fonction de la température. Un poisson ou un prédateur consommera beaucoup plus d’oxygène que la
normale, c’est pour cela qu’ils ont trouvés des solutions pour capter un maximum :

Echange à contre-courant : la circulation du sang dans les branchies se fait parallèlement à l’eau qui
s’écoule mais en sens opposé ; par conséquent, les deux liquides échangent des substances ou de la
chaleur tout en se déplaçant suivant un gradient de concentration.

Il y aura une variation de surface des branchies selon les besoins

Augmenter le débit de l’eau
Dans le milieu aérien
L’air présente l’avantage par rapport à l’eau d’être beaucoup plus riche en oxygène et celui-ci diffuse très
vite dans l’air car il possède une masse volumique très faible. Les surfaces respiratoires aériennes ne
nécessitent par une ventilation aussi active que les branchies, dès lors, cela nécessite une dépense énergétique
moindre et cela s’accommode à un flux d’air alternatif bidirectionnel qui limite la perte d’eau.
Cependant, les surfaces respiratoires doivent conserver leur humidité continuellement ; or, au cours de la
respiration, elles perdent de l’eau par évaporation, d’où la nécessité de protéger les organes respiratoires.
 Les trachées
Les arthropodes ont développé soit des phyllotrachées soit des
trachées, tandis que chez les vertébrés, ce sont des invaginations du
pharynx qui se sont différenciés en poumons.

Les trachées : ce sont des tubes aériens qui
transportent l’oxygène aux cellules sans l’aide de
circulation sanguine. Elles s’ouvrent à l’extérieur
par des stigmates et se ramifient à l’intérieur par
des trachéoles qui sont à proximité direct des
cellules. Pour maintenir les trachées ouvertes, il y a renforcement par des enzymes appelées chitines.
Ex :petits insectes, chélicérates terrestres (arthropodes), …

Stigmates : petits orifices à la surface de la peau se ramifiant en trachée.


Sac aérien : petit sac relié aux trachées pour donner de l’oxygène en vol par des mouvements rythmiques du corps qui
compriment et dilatent les sacs comme un soufflet. Ex : gros insectes actifs et bon voiliers.
Alaire : muscles des ailes
 Les poumons
Contrairement aux trachées ramifiées, les poumons sont des gros sacs richement vascularisés par un lit
capillaire situé juste sous l’épithélium (tissus) qui compose la surface respiratoire. Pour le système
pulmonaire, un seul orifice pour un souci de garder l’humidité (éviter l’évaporation) et donc une circulation
bidirectionnelle.
Chez les arachnides (scorpions et araignées), les poumons sont de type lamellaire : invagination de
l’ectoderme, des phyllotrachées.
Chez les vertébrés, les poumons ont leur surface qui sont fortement accrue en alvéoles pulmonaires.


Capacité vitale : quantité d’air maximal que l’on peut contenir dans nos poumons.
Volume courant : ½ L d’air
Il reste toujours un peu d’air dans les poumons pour ne pas que les alvéoles se collent entre elles.
Pour les batraciens, la surface respiratoire pulmonaire étant peu étendue car peu d’alvéoles, celle-ci est
compensée par la respiration cutanée d’où la présence d’une humidité constante.
Lorsque la grenouille inspire, elle ouvre ses narines et abaisse le plancher de sa bouche fermée. La cavité
buccale augmentant de volume, il se crée un vide partiel dans la bouche, ce qui fait entrer l’air par les
narines. Lorsque la grenouille ferme ses narines et élève son plancher buccale, l’air est poussé dans le
pharynx, la trachée artère et les poumons. Le mécanisme de ventilation peut s’apparenter à une pompe
foulante.
Pour les oiseaux, ils ont 2 cycles respiratoires nécessaires : remplissage des sacs
postérieurs et antérieurs puis poumons puis dehors.
Pour l’homme, possédant un réseau gigantesque
d’alvéoles ; cette surface est entièrement couverte
d’une mince pellicule d’eau dans laquelle l’oxygène
inspiré se dissout avant de diffuser à travers l’épithélium dans le sang. Le
mécanisme de ventilation se rapproche d’une pompe aspirante :
(a)Lors de l’inspiration, le diaphragme se contracte et s’abaisse tandis que
les muscles intercostaux de la cage thoracique se contractent et se
soulèvent. Le volume de la cage thoracique augmente et l’air s’engouffre.
(b)Lors de l’expiration, les
muscles intercostaux et le
diaphragme se décontractent. Les poumons
subissent une compression, le volume de la
cage thoracique diminue.
Un muscle respiratoire : le diaphragme qui s’étend sous les poumons et isole totalement la cavité thoracique
de la cavité abdominale.
 Les pigments respiratoires
L’organisme grâce au système circulatoire, l’oxygène parvient jusqu’aux cellules. Par contre, très peu
d’oxygène se dissout dans le sang (2%); le plus souvent, ce sont des pigments respiratoires qui les
transportent (98%).

Les pigments respiratoires : protéines qui doivent leur couleur à la présence d’atomes métalliques dans leur structure.
Ces molécules ont la propriété de se combiner avec l’oxygène, lorsque la pression en oxygène est élevée et de le libérer
lorsque la pression est basse.
Ex : hémoglobine transporte l’oxygène = oxyhémoglobine
L’oxygène se lie d’affinité avec les pigments respiratoires. C’est au niveau des atomes de Fer qu’on peut
capter l’oxygène (4 fer/globule et 1 O2/Fer), il faut pour cela une certaine affinité entre O2 et hémoglobine
mais pas trop sinon pas de respiration cellulaire possible. La capture est plus favorable pour le fer (2), (3)
et (4) car le premier fer occupé modifie la configuration spatiale de la molécule et cela favorise
l’attachement des 3 autres oxygènes.




Erythrocytes : globule rouge contenant les pigments respiratoires.
Hémoglobine : pigment respiratoire de 4 chaines polypeptidiques ; de couleur rouge foncé, sans oxygène. Une
hémoglobine saturée en oxygène se rapproche d’une cellule ayant une pression faible en O2 le relargage sera
d’autant plus facile, rapide = effet coopératif (caractère réversible de la fixation d’O 2)
Oxyhémoglobine : de couleur rouge vif, c’est un globule rouge avec oxygène.
Myoglobine : hémoglobine contenue dans les muscles – 1 chaine polypeptidique de couleur rouge sombre lorsqu’elle
est oxygénée ; elle constitue une importante réserve d’oxygène qui peut être libérée massivement lorsque la
contraction musculaire se prolonge.
Ex : oiseaux, phoques, baleines, cachalots, mammifères aquatiques, … s’ils doivent retenir leur respiration, seules les
organes importants sont nourrit en oxygène.
La distinction entre une viande blanche et rouge repose sur la concentration relative en myoglobine.
 Effet de Bohr
C’est quand le pH diminue, l’hémoglobine perd son affinité avec l’oxygène. Le dioxyde de carbone rejeté lors
de la respiration cellulaire diffuse alors dans le sang et l’acidifie en formant de l’acide carbonique.
 Transport du dioxyde de carbone
Il est transporté par le sang : soit sous forme de CO2 dissout dans le plasma (7%), ou lié aux acides aminés
(23%) soit véhiculé sous forme d’ions hydrogénocarbonate (HCO 3- 70%). Celui-ci se forme grâce aux globules
rouges qui contiennent une anhydrase carbonique, qui catalyse la formation d’acide carbonique à partir d’eau
et de dioxyde de carbone. Une fois formé, cet acide se dissocie en proton et en ion hydrogénocarbonate.
La plupart des protons produits se combine à l’hémoglobine pour servir de substance tampon ; par
conséquent, le transport de CO2 ne modifie par le pH sanguin.
 Les poisons de l’hémoglobine

Le cyanure (CN-), très oxydant peut oxyder le fer de l’hème en Fe3+, ce qui rend
l’hémoglobine totalement inapte à transporter l’oxygène. Il confère aussi une couleur brune à
celle-ci et elle est qualifiée de méthémoglobine.
Le cyanure peut oxyder aussi la myoglobine et cette ferrimyoglobine est qualifiée de
metmyoglobine.

Le monoxyde de carbone (CO) présente vis-à-vis de l’hémoglobine une affinité plus élevée que
celle de l’oxygène. La carboxyhémoglobine constitue donc un composé plus stable que
l’oxyhémoglobine. L’oxygène ne peut donc plus être véhiculé.
Chapitre 19 : Reproduction et développement embryonnaire
Ici, nous pouvons comparer le cycle biologique des eucaryotes en
fonction des positions relatives de la méiose (M) et de la fécondation
(F).
A gauche : Ce sont les eucaryotes unicellulaires qui suivent un cycle
soit haplophasique A, c’est-à-dire que la majorité du cycle, les cellules
se trouvent sous forme haploïde (n), soit diplophasique C (2n)
exclusivement chez les animaux.
A droite : Ce sont les eucaryotes pluricellulaires qui suivent un cycle
haplo-diplophasique B qui se compose d’une phase haploïde et une phase
diploïde équivalente. Ceci est dominant chez les plantes.
g = gamétophyte ; s = sporophyte
Exemple d’une reproduction asexuée : la chlamydomonas,
protiste unicellulaire capable de faire la photosynthèse
(autotrophe). C’est l’organisme le plus simple de tous
les sexués à faire la reproduction sexuée même si une
autre partie de sa reproduction est asexuée : Pour cela,
elle colonise une mare, un étang où elle se trouve. ;
Puis suivi de la reproduction sexuée (méiose). Quand
c’est la mauvaise saison, elle stoppe tout puis quand la
bonne saison revient, elle libère les cellules haploïdes.
Son cycle est plus haplophasique ou haplophase. Celui-ci
est propre aux protistes et aux eumycètes
(champignons).

Exemple de reproduction sexuée et asexuée (intermédiaire) : les algues (ulva) suivent un cycle haplodiplophasique : 50% n (phase gamétophyte) et 50% 2n (phase sporophyte). Il faut regarder l’aspect
pour distinguer les différentes phases.
Gamétogénèse
C’est l’ensemble des processus cytologiques (cellulaires) qui conduisent à la formation de cellules
reproductrices ou gamètes. Celles-ci sont très semblables chez les mammifères.

Mitose : division cellulaire d’une cellule mère en 2 cellules
filles identiques génétiquement à la mère : 2n
2x n,
c’est une duplication asexuée.

Méiose : 2 divisions cellulaires successives qui a pour effet
de réduire de moitié le nombre de chromosome et de
donner naissance à 4 cellules génétiquement différentes
entre elles : division réductionnelle et équationnelle.
A. Spermatogénèse : ensemble des processus qui
conduisent à l’élaboration des gamètes mâles ou
spermatozoïdes. Elle comporte 4 étapes :
o La multiplication des cellules souches : les
spermatogonies se multiplient activement par mitose pour donner d’autres spermatogonies.
o La croissance : Certains d’entre eux cessent de se multiplier et augmentent en volume, ils
sont des spermatocytes primaires.
o La maturation des gamètes ou méiose : Ils font alors la méiose donnant 4 cellules
génétiquement différentes entre elles. La division réductionnelle engendre 2 cellules haploïdes,
les spermatocytes secondaires ; la division équationnelle produit 4 spermatides.
o La spermiogénèse : les spermatides sont des cellules arrondies et immobiles qui vont devoir se
différencier en cellules hautement spécialisées et mobiles pour être fonctionnelles : le
spermatozoïde :
 le noyau se condense et perd son enveloppe.
 l’appareil de Golgi engendre l’acrosome qui renferme les enzymes qui permettront au
spermatozoïde de pénétrer dans l’ovule.
 Un flagelle locomoteur apparaît.
Qu’y a-t-il en commun entre tous les spermatozoïdes :
-
l’acrosome
-
n = haploïde.
-
le flagelle



Gamétange : organe qui fabrique les gamètes.
Sporange : organe qui fabrique les spores.
Hermaphrodite : chacun possède les 2 organes reproducteurs. Ils se reproduisent par 2 et tous sont compatibles. Ex :
verre de terre, escargot, …
Spermathèque : organe féminin de stockage des spermatozoïdes de chez certains insectes, mollusques, invertébrés
comme les araignées. Ceux-ci peuvent alors contrôler la quantité d’ovule fertilisé.

B. Ovogénèse : ensemble des processus qui conduisent à l’élaboration d’un très faible nombre de
gamètes femelles ou ovules par rapport aux mâles (environ 400 pour tout une vie). Celle-ci
comporte 3 étapes :
o La multiplication des cellules souches : les ovogonies se multiplient pour donner d’autres
ovogonies.
o La croissance : Certaines cessent de se multiplier et augmentent en volume ; elles accumulent
des matériaux de réserve qui constitueront le vitellus (qui se place au pôle végétatif tandis
que les ribosomes, matières lourdes, au pôle animal). La durée dépend de la quantité selon le
type d’œuf. Au terme de cette croissance, elles sont devenues des ovocytes primaires.
Pendant cette croissance, le noyau bloqué en prophase de méiose gonfle en une vésicule
germinative. Chaque ovocyte primaire engendre 2 cellules haploïdes : l’une d’elles, l’ovocyte
secondaire conserve tout son intérieur ; l’autre, réduite à son noyau est le premier globule
polaire. La seconde division de méiose produit l’ovotide qui conserve le cytoplasme et le
vitellus et le deuxième globule polaire.
o La maturation des gamètes : le stade ovocyte est atteint par toutes les gonies dès la
naissance La maturation est généralement provoquée par des facteurs hormonaux de la
maturité sexuelle.

Ovule : gamète femelle prêt à être fécondé quel que soit le stade de la maturation. Il peut être au
stade ovocyte 1 (insectes), ovocytes 2 (vertébrés), ovotide (oursins).

Œuf : gamète femelle pondu dans le milieu extérieur, qu’il soit ou non fécondé.
Les différents types d’œufs.
Les œufs des diverses espèces animales peuvent être classées en plusieurs catégories suivant la masse et la
répartition de leur vitellus. L’importance de ces réserves détermine la durée du développement
embryonnaire :
 Les œufs oligolécithes sont des œufs pauvres en vitellus qui conduit à une forme larvaire. L’individu
devient ainsi rapidement capable de se nourrir par lui-même. Toutefois, il n’atteindra son organisation
définitive qu’après une métamorphose plus ou moins complexe.
Ex : les oursins, étoiles de mer,…
 Les œufs mésolécithes sont des œufs moyennement pourvus en vitellus. Il conduit à un stade larvaire
aquatique.
Ex : les batraciens, …
 Les œufs télolécithes caractéristiques des oiseaux, des reptiles et de certains poissons sont des œufs
de grande taille dont le vitellus occupe presque tout le volume de l’œuf. Le jeune à l’éclosion est
capable de se déplacer pour se nourrir.
 Les œufs alécithes caractéristiques des mammifères placentaires sont tous de petite taille. Ces œufs
sont pauvres en vitellus, mais ceci est compensé par la prise en charge de l’embryon par l’organisme
maternel : viviparisme.
La reproduction sexuée met plus de temps car il y a la méiose qui se produit par rapport à la mitose qui
dure 20min-4h et en plus, la recherche du partenaire. Cela coûte de l’énergie et c’est risqué MAIS cela va
amener aussi le brassage génétique et aussi la correction de certaines erreurs dans le génome grâce à
l’homologue.
Fécondation : fusion de 2 gamètes de sexe opposé en un zygote à noyau diploïde. Elle n’est
réalisable qu’entre gamètes de la même espèce.
A. Fécondation externe
La plupart des organismes aquatiques expulsent leurs gamètes dans l’eau. Celui-ci est propice à la fécondation
externe et au développement embryonnaire. Toutefois, les pertes de gamètes sont énormes, c’est pour cela
que la production est considérable.
Ex : l’huitre ; les grenouilles et les verres de terre s’accouplent bien que la fécondation soit externe.
B. Fécondation interne
Chez certains organismes aquatiques et chez tous les vertébrés terrestres, la fécondation est interne, ce qui
permet d’éviter le gaspillage et la dessiccation des gamètes. A l’accouplement, les spermatozoïdes sont
déposés par le mâle dans les voies génitales de la femelle et ils rejoignent l’ovule.
Chez les insectes, les reptiles, les oiseaux, le zygote une fois formé, est pondu à l’extérieur ; celui-ci es
entouré d’une coque plus ou moins résistante. Par contre, chez les mammifères, le développement
embryonnaire s’effectue dans l’utérus maternel protégé par un placenta.
C. Fusion
La fusion d’un œuf et d’un spermatozoïde se déroule en 3 étapes successives :
1.
La réaction acrosomiale du spermatozoïde : c’est lorsque le spermatozoïde touche pour la 1ère fois
l’enveloppe périovulaire de l’ovule (A). Dès que le contact est établit, l’acrosome se rompt en
libérant des enzymes qui hydrolysent les enveloppes de l’ovule (B) et des protéines assurent la fusion
des membranes spermatique et ovulaire (D)
2. La réaction corticale de l’œuf : C’est la réaction de l’ovule lorsque le spermatozoïde est rentré en
contact avec sa paroi. A cet endroit, il se forme un cône de fécondation (E) c’est-à-dire, qu’un tube
se forme, le tubule acrosomiale et permet l’entrée de la tête spermatique tandis que le flagelle est
délaissé à l’extérieur.
Simultanément, les propriétés de la région corticale se modifient, les granules corticaux migrent vers
la membrane plasmique avec laquelle ils vont fusionner (F). Ceux-ci édifient un espace périvitellin
autour de l’œuf tandis que les microvillosités de la membrane s’effacent. L’espace périvitellin entraîne
le soulèvement de la membrane vitelline (de fécondation) qui rend impossible toute intrusion
spermatique ultérieure, ceci assurant la monospermie.
3. La fusion ou amphimixie des noyaux : Très peu de temps après l’entrée du spermatozoïde, l’ovule
achève ses divisions de maturation. Le noyau de l’ovotide et le noyau spermatique, tous deux
haploïdes se modifient pour devenir le pronucléus mâle et le pronucléus femelle. …
Embryogenèse de la grenouille

Gangue : masse gélatineuse qui englue tous les œufs ensemble.
o
Ponte et fécondation
Les œufs sont reconnaissables d’après leur coloration qui définit 2 régions de volume très inégal :
-
Une partie en noir par des grains de mélanines situées dans le cytoplasme, c’est l’hémisphère animal.
-
Une partie non pigmentée, blanche, riche en vitellus qui constitue l’hémisphère végétatif.
La rotation d’orientation résulte du soulèvement de la membrane de fécondation (vitelline) et de
l’apparition du liquide périvitellin qui permettent à l’œuf de s’orienter suivant la pesanteur de telle sorte
que le pôle végétatif soit inférieur, lourd (matière nutritive = vitellus) et le pôle animal soir supérieur,
léger (développement de l’embryon).
La rotation de symétrisation ; après la pénétration du spermatozoïde dans l’ovule, la pellicule corticale
bascule d’un angle de 30° par rapport à l’axe « pôle animal-pôle végétatif » dans la direction du point
de pénétration du spermatozoïde. Ce glissement fait apparaître une région partiellement dépigmentée, le
croissant gris ; elle correspond à la future région dorsale de l’animal. Grâce à elle, on sait alors où se
trouve la partie ventrale, gauche et droite du futur têtard.
La segmentation
Après la fécondation, l’œuf va se diviser par une série de
mitoses en un
grand nombre de petites cellules : les blastomères.
Le volume global de l’œuf ne se modifie pas, les
blastomères deviennent
de plus en plus petits au cours de la segmentation ; ici,
radiaire avec une
alternance de plans de clivage méridiens et latitudinaux,
c’est le stade
morula. Ensuite, l’écartement de certains blastomères à
l’intérieur de
l’œuf marque l’apparition de la cavité de segmentation ou
blastocèle
progressivement jusqu’à aboutir à une blastula.
La gastrulation
C’est l’ensemble des mouvements qui assurent la mise en place des feuillets embryonnaires. Des blastomères
entreprennent des migrations qui aboutissent à la mise en place d’un feuillet externe : l’ectoblaste
recouvrant un feuillet profond : l’endoblaste. Un troisième feuillet, le mésoblaste, s’insère entre l’ectoblaste
et l’endoblaste.
Elle commence par l’apparition d’un sillon transversal légèrement arqué
vers le bas, le blastopore ; ceci va permettre plus de mouvement pour la
mise en place des feuillets embryonnaires. Il se situe en dessous de la zone qu’occupait le croissant gris de
l’œuf fécondé. A la fin de la gastrulation, le blastopore est réduit à une mince fente circulaire.
Carte des territoires présomptifs (qui est appelé à hériter de quelqu’un) :
Cette technique consiste à marquer à l’aide de colorants peu toxiques.

L’ectoblaste présomptif occupe à peu près tout l’hémisphère animal. La portion d’ectoblaste située
dans la future région ventrale de l’embryon donnera l’épiblaste, la portion située dans la future
région dorsale : le neuroblaste.

L’endoblaste présomptif occupe une calotte au pôle végétatif (n°1), il va devenir l’espace central qui
se forme à l’intérieur de l’œuf (archantéron).

Le cordo-mésoblaste présomptif constitue un anneau inséré entre les deux territoires précédents ; le
cordoblaste y occupe la région située au-dessus de la lèvre blastoporale dorsale.
Les mouvements de la gastrulation :
o
L’invagination : ou embolie, refoulement de cellules à l’intérieur de l’œuf. Ce mouvement de
l’endoblaste fait apparaître l’archantéron.
o
L’épibolie : c’est le mouvement d’enveloppement, s’étendre en surface comme l’ectoblaste.
o
La convergence : c’est le mouvement de rassemblement de cellules comme la corde qui donne
naissance à une tigelle.
o
La divergence : c’est le mouvement de s’étendre comme le mésoblaste qui se place entre l’ectoblaste
et l’endoblaste.
L’organogénèse correspond à l’édification des organes à partir des 3 feuillets.
L’ectoblaste
Après la gastrulation, il s’épaissit dans la région médio-dorsale pour constituer la première ébauche du
système nerveux : la plaque neurale. Celle-ci est bordée par 2 bourrelets nerveux qui se soulèvent et
converge vers la ligne médiane ; la plaque se creuse alors en une gouttière neurale qui finira pas se
refermer complètement en un tube neural. Celui-ci se différentiera en encéphale et moelle épinière. Après
fermeture du tube neural, l’épiblaste forme un revêtement continu à la surface de l’embryon :
l’épiderme.
Au niveau de la tête, les placodes s’invaginent pour former des capsules sensorielles olfactives, optiques
et auditives.
Le cordo-mésoblaste
A la fin de la gastrulation, le cordo-mésoblaste à la forme
d’une voûte dont une région ferme l’archantéron. Lorsqu’il est
rentré à l’intérieur, il diverge et s’étale entre l’ectoblaste et
l’endoblaste.
Très tôt au cours de l’organogénèse, le cordoblaste s’isole en
une tigelle cylindrique axiale : la corde, située entre le tube
neural et le futur tube digestif.
Le mésoblaste se subdivise en 3 régions :
1.
L’épimère, fortement épaissi se découpe en 2 séries
symétriques de massifs cellulaires creux : les somites.
Ceux-ci comportent 3 parties :
 Un dermatome : paroi externe de chaque
somite qui se dissocie et prolifère en un
mésenchyme qui va se différencier en un derme.
 Un myotome : paroi interne des somites qui se
différencie en fibres musculaires.
 Un sclérotome : lorsque les somites sont
constitués, il apparait un diverticule dont les
cellules se dissocient et prolifèrent en un
mésenchyme qui entoure le tube neural et la
corde ; il se différencie en vertèbres.
Sous l’épimère, le mésoblaste s’étrangle : le
mésomère qui …
2. Le mésomère : résultat de l’étranglement du mésoblaste sous l’épimère, il édifie l’appareil urinaire et
génital.
3. L’hypomère : résultat de l’écartement du mésoblaste en 2 lamelles, l’une externe à la paroi du
corps est la pariétopleure, l’autre interne, tapissant le tube digestif est la splanchnopleure.
L’endoblaste
Au cours de l’organogénèse, les parois latérales de l’endoblaste se soulèvent et se
soudent dorsalement. Dès ce moment, l’archantéron est remplacé par un
véritable tube digestif. L’endoblaste constitue aussi les glandes salivaires, le foie
et le pancréas.
Chez les poissons, la partie antérieure du tube digestif se perce d’une série de
fentes dites branchiales se différentient en branchies respiratoires tandis que
chez les tétratopes, c’est la partie postérieure qui se différencie en poumons.

Un mésenchyme : c’est un tissu embryonnaire formé de cellules non différenciées qui constitue le squelette crânial,
tout l’appareil circulatoire ainsi que le soutien de tous les organes.

Deutérostomien : qualifie les vertébrés, car l’archantéron donne prioritairement lieu à la formation de l’anus et puis
de la bouche. A l’inverse, on qualifiera l’organisme de protostomien.
Cavité générale : cœlome, c’est une manière de laisser les organes à l’intérieur. Quand on tire sur la peau, on ne tire
que la peau, les organes ne viennent pas avec.
Splanchnopleure : feuillet interne du mésoderme (entre endoderme et mésoderme)
Pariétopleure : feuillet externe du mésoderme (entre ectoderme et mésoderme)


Annexes embryonnaires des vertébrés : ce sont des organes provisoires formés par des
expansions extraembryonnaires des 3 feuillets de l’embryon. Elles assurent sa protection, sa nutrition,
sa respiration et l’excrétion.



Chordés : vertébrés (ex : grenouille)
Épineurien : se dit d’un organisme qui possède un système nerveux en position dorsale.
Amniote : se dit d’un organisme qui possède un sac amniotique (>< anamniote)
o
Annexes des vertébrés anamniotes (type : poissons, batraciens)
Seulement une petite partie de l’œuf segmente, ceci est qualifié de discoïdal ; le massif de blastomères
constitue le disque germinatif. Celui-ci va ensuite s’étaler peu à peu sur le vitellus et finira par l’envelopper
complètement : cette enveloppe constitue le sac vitellin ou lécithocèle.
Les embryons sont dépendants du milieu aquatique, au moins pendant leur développement.
Ce disque germinatif formera lors de nombreuses
divisions, une ébauche de l’embryon.
o
Annexes des vertébrés amniotes (type : oiseaux, reptiles)
Le développement embryonnaire de ces vertébrés ovipares se déroule hors de l’eau, et assez longtemps car la
naissance d’un jeune volatile requiert une résistance suffisante pour pouvoir se mouvoir et se nourrir par la
suite. L’embryon est protégé et nourrit grâce à 4 annexes embryonnaires :

l’amnios : c’est la paroi interne des replis de la cavité amniotique, il n’est pas vascularisé.

le lécithocèle ou sac vitellin : il est enveloppé par le disque germinatif et comporte de l’extérieur vers
l’intérieur, l’ectoblaste, le mésoblaste (pariétopleure et splanchnopleure) et endoblaste. Lorsque
l’éclosion arrive, le sac vitellin presque vide se rétracte à l’intérieur de l’embryon et sera consommé
par le poussin après l’éclosion.

la séreuse : ou chorion est la paroi externe des replis de la cavité amniotique, qui sera rapidement
colonisée par le système circulatoire.
Pédicule allantoïdien : il gère tout ce qui est :
-
digestif (l’albumen)
-
déchets (urée)
-
respiration (car il s’insinue le long de la coquille poreuse)
-
squelettogène (il participe à la fabrication du futur squelette)

l’allantoïde : c’est le sac du blanc d’œuf, il assume 4 fonctions :

respiratoire via le contact immédiat de la coquille poreuse

digestive via l’absorption de l’albumen

excrétrice

squelettogène car quelques jours avant l’éclosion, le sel contenu dans la coquille est utilisé pour
minéraliser le squelette de l’embryon, la coquille devient plus fragile, ce qui facilite l’éclosion.

Cavité amniotique : cavité qui entoure complètement l’embryon ; celle-ci est remplit d’un liquide salin qui provient de
la déshydratation partielle de l’albumen.
Chez les reptiles et les oiseaux, l’œuf télolécithe est entouré de réserves extraovulaires : l’albumen (blanc de
l’œuf) et d’une coquille secrétée par l’oviducte maternel avant la ponte. Elle protège l’embryon de la
dessiccation ainsi que des chocs mécaniques. L’embryon avale le liquide amniotique avant de naître, c’est
pour cela qu’il est presque sec.
o
Annexes des vertébrés (type : mammifères)
Chez les mammifères, les œufs sont très pauvres en vitellus (alécithe) ; ceci est compensé par les relations
d’échanges de la mère vers le chorion du fœtus. Les annexes embryonnaires se différencient très tôt,
avant la gastrulation pour certaines d’entre-elles.
La nidation
Vers le 7ème jour, l’embryon pénètre dans l’épithélium utérin et s’y installe pour le reste de la période
embryonnaire.


Le bouton embryonnaire : massif cellulaire formé à partir du stade morula et situé au-dessus d’un espace, le
blastocèle, au pôle animal. C’est à partir de ces cellules que l’embryon se constituera comme le disque germinatif chez
les anamniotes ; les autres cellules périphériques seront définies comme le trophoblaste. A ce stade, l’embryon est le
blastocyste.
Si on prélève le bouton, il peut se transformer en n’importe quel cellule mais pas en embryon car il ne possèdera plus
de trophoblaste, site d’accrochage.
Le trophoblaste : Il va permettre l’implantation dans l’utérus.
La cavité amniotique
Elle se creuse directement dans le bouton embryonnaire vers le 8ème jour. Lorsque la voute de la cavité sera
composé d’un mince épithélium et que la pariétopleure sera créé, tous deux constitueront l’amnios.
Le sac vitellin ou lécithocèle
Vers le 10ème jour, l’endoblaste se referme en délimitant une cavité vide de vitellus, le lécithocèle.
L’allantoïde
Vers le 14ème jour, c’est une poche de l’endoblaste qui prend naissance à l’arrière du lécithocèle. La
splanchnopleure qui la tapisse, constitue un vaste réseau de vaisseaux sanguins qui colonisent le chorion.
Le chorion ou la séreuse
Le trophoblaste doublé intérieurement de a pariétopleure forme le chorion. Lors de la nidation, le
trophoblaste s’organise en une série de villosités qui s’implantent solidement dans la muqueuse utérine.
Celles-ci constituent l’organe d’échanges entre le fœtus et sa mère, c’est-à-dire le placenta.
L’embryologie expérimentale
Le pouvoir de régulation d’un œuf et la notion de détermination.
Pouvoir de régulation d’un œuf : c’est la capacité d’un œuf à corriger d’éventuels problèmes comme
l’ablation ou addition d’une de ses parties. Ce pouvoir diminue au fur et à mesure du développement.
Ex : Si une modification arrive au niveau du croissant gris, partie importante pour la suite du
développement, l’embryon non viable.
La détermination d’un œuf ou d’une partie d’un œuf : propriété qui entraîne nécessairement l’évolution du
matériel envisagé dans une voie qu’il était normalement destiné à suivre.
Induction et compétence
Si l’on touche au croissant gris lors d’un développement embryonnaire, l’embryon résultant ne sera pas
viable.
L’induction embryonnaire : c’est l’influence exercée par une ébauche embryonnaire sur la morphogénèse d’un
territoire voisin. L’influence inductrice ne peut fonctionner que si l’organe/tissu n’est pas encore
déterminé comme tel ; dans le cas contraire, celui-ci serait déjà déterminé et donc ne pourrait pas subir
une induction.
Ex : Si l’on transplante la lèvre dorsale d’une jeune gastrula dans le blastocèle d’un autre œuf au même
stade et que l’on laisse l’embryon porte-greffe se développer, on observe que le tube neural de l’embryon
secondaire s’est développé sous l’influence du greffon. La lèvre a donc été l’inducteur primaire.
L’induction secondaire : Les tissus différenciés sous l’influence directe de l’inducteur primaire pour son
devenir vont à leur tour influencer la morphogénèse des tissus situés dans leur voisinage direct.
Ex : Induction du cristallin par le diencéphale ; formation de l’oeil
La compétence : c’est l’aptitude d’un territoire embryonnaire à répondre ou non à une influence inductrice
particulière.
Ex : l’exogastrulation : on cause des altérations aux mouvements morphogènes à un œuf de triton,
l’endoblaste et le mésoblaste sont incapables de s’invaginer à l’intérieur de l’ectoblaste et reste tel un
sac pendu à l’extérieur.
l’ectoblaste ventral a une prédisposition autant que le neuroblaste à former des tissus nerveux alors
que l’endoblaste ne le peut pas. Il n’est donc pas compétent pour cette voie-là. D’autres ayant cette
compétence peuvent se différencier mais s’ils n’ont pas reçu l’induction, ils ne le peuvent pas.
On peut dire que le développement embryonnaire est une cascade d’induction.

Morphogénèse : ensemble des lois qui déterminent la forme, la structure des tissus, des organes et
des organismes.
Les gènes homéotiques : ce sont des gènes qui contrôlent le développement embryonnaires. Ils sont
disposés dans un ordre correspondant à la succession avant-milieu-arrière des segments de gènes dont
ils spécifient la structure et la succession temporelle de leur expression durant l’embryogénèse.
Le début du développement embryonnaire est sous le contrôle maternel (gradient) qui va déterminer les
grandes zones. Puis ensuite ce sont les gènes de développement qui vont s’exprimer.
Ces gènes de développement sont conservés tout au long de l’évolution ; le nombre variant par la duplication
et donc change leurs expressions géographiques.
La mutation sur un gène de développement amènerait un saut évolutif.
Ex : duplication -> mouche à 2 abdomens
Le clonage artificiel
Les noyaux d’embryons plus âgés ont plus difficile à recommencer leur développement que les plus jeunes.
Cellules souches : ce sont des cellules capables de générer des cellules différenciées et de s’autorenouveler.

Adultes : quelque part dans notre corps, elles sont encore capables de se différencier.

Embryonnaires :
 totipotentes : cellules qui ont la capacité de former toutes les parties de l’organisme adulte. Ce
sont les cellules des premières divisions de l’œuf fécondé. Elles peuvent se diviser en 2 pour former
des jumeaux.
 pluripotentes : cellules souches qui viennent d’un embryon (stade blastocyste, tissus du bouton
embryonnaire) ou d’un organisme adulte qui peut donner naissance à plusieurs types cellulaires,
mais pas tous.
 multipotentes : cellules pouvant engendrer un groupe de tissus ou d’organes, c’est-à-dire se
différencier en 3 feuillets selon son emplacement (endo/ecto/mésoblastes).
 unipotentes : elles ne peuvent plus se différencier qu’en un seul type de cellule, des cellules
spécialisées.
 spécialisées : totalement fonctionnelles, elles ont atteint leur maturité.
Ce sont ces cellules qui sont prises à partir d’embryon pour les femmes ayant des problèmes de
grossesse.
Moelle rouge des os , oméopoyettante ???

Allogreffe : greffe d’un donneur à un receveur de la même espèce. Risque de réaction immunitaire
voire rejet.

Autogreffe : greffe de cellules souches dont le donneur est le receveur : on crée un embryon pour
prélever ses cellules souches pour les implanter au receveur. Aucune réaction immunitaire
avantageux !
Espoirs et réalités
très
Notions d’espèce et mécanismes de spéciation
L’espèce
Définition morphologique : met surtout l’accent sur la ressemblance.

Typologiste : on se base uniquement sur l’aspect extérieur, esthétique.
Définition biologique : L’espèce est l’ensemble des individus capables d’engendrer, par procréation sexuée, une
descendance fertile.
La définition biologique de l’espèce repose sur l’interfécondité et non sur la ressemblance. Mais cette
définition ne fonctionne pas pour les asexués, les espèces éteintes et les fossiles.
L’espèce se distingue par une classification :
 Carl LINNE : il décrit des catégories en détail, il a fait des ajancements entre ces différentes
catégories.
 Georges CUVIER : il a intégré des descriptions détaillées de fossiles dans les espèces vivantes et a
fait des comparaisons.
Mécanisme de l’isolement reproductif
A. Barrières prézygotiques (avant la fécondation)
 Avant accouplement :

Isolement écologique (territoires) : les populations occupent des habitats différents et
ne se rencontrent pas.
Contrexemple : lion+tigresse=ligron, tigre+lionne=tiron, poulie+âne=mulet,
ânesse+cheval=bardot.

Isolement éthologique (comportement) : ils y a peu de chances qu’il y ait attraction
entre mâles et femelles.
Ex : les lucioles pour les flashes différents et oiseaux pour des chants différents mais
ressemblance identique.

Isolement temporel : maturation des gamètes, la période de reproduction, la floraison
surviennent à des moments différents.
Ex : les orchidées qui après une grosse pluie fleurisse soit le 8ème, 9ème ou 10ème ne
sauront se féconder entre-elles, insectes…
 A l’accouplement :

Isolement mécanique : la structure anatomique empêche la reproduction/pollinisation
même s’il y a une attraction entre 2 individus.
Ex : le colibri a une longueur de bec adaptée à certaines fleurs pour prendre à manger
mais aussi la semence. Si la taille n’est pas adaptée, il n’y aura pas de fécondation.

Isolement gamétique : les gamètes mâles et femelles sont rarement en contact ; le cas
échéant, ils ne sont pas en mesure de fusionner.
B. Barrières postzygotiques (après fécondation)

Viabilité réduite des hybrides : Les zygotes hybrides meurent avant de se développer ou
d’arriver à la maturité sexuelle.
Ex : chez les grenouilles, les récepteurs entre gamète ne se reconnaissent pas alors la
fécondation n’est pas possible.

Fécondité réduite des hybrides : la plupart des hybrides sont stérils.

Déchéance des hybrides : Les hybrides peuvent se reproduire mais il est rare que leur
descendance soit viable et fécond.
Spéciation
C’est l’apparition de nouvelles espèces
o
cela explique la biodiversité. Il existe 2 voies :
L’anagenèse ou évolution phylétique : évolution dans un groupe de tous les individus dû à une
accumulation de changements héréditaires, transformant cette population en une nouvelle espèce.
o
La cladogenèse ou évolution divergente : évolution d’un petit groupe issue d’une espèce mère, en une
nouvelle espèce. Cette voie enrichit la diversité biologique.
Il existe 2 modes de spéciations en fonction du lieu géographique qui existe entre une nouvelle espèce et
l’espèce parentale :

La spéciation allopatrique : une population forme une nouvelle espèce à la suite d’un isolement
géographique qui l’a séparée de la population mère. Cela dépend aussi de l’animal.
Ex : lorsque le grand canyon s’est creusé : barrière pour les écureuils mais pas les oiseaux.

La spéciation sympatrique : une petite population forme une nouvelle espèce, bien qu’elle ne soit pas
isolée géographiquement de la population mère.
Ex : A, A -> A, B

La spéciation parapatrique : spéciation qui intervient dans des zones « hybrides » : suivant l’habitat
souvent lieu de pollution, espèce qui s’adapte et donc devient une nouvelle.
Il existe aussi 2 modèles de rythme de spéciation :

Gradualisme : les espèces issues d’un ancêtre commun change petit à petit
morphologiquement à mesure qu’elles acquièrent des adaptations uniques.

Equilibre ponctué (ponctualisme/saltationisme) : la nouvelle espèce évolue le plus lors de
sa spéciation (spontanéité) ; elle change peu le reste de son existence.
Radiation adaptative : apparition de nouvelle espèce.
Une partie d’une groupe d’espèce s’en va sur une île mais comme il
n’est pas représentatif du groupe mère au niveau de la diversité
génétique, il y aura dérive génique.
Ex : pinson de Darwin.
a) Si une population A d’une même espèce se sépare en 2 groupes à
cause d’une montagne :

Si le temps de séparation est assez long, il y aura une
séparation génétique
plus de reproduction possible donc
apparition d’une nouvelle espèce.

Si le temps de séparation n’est pas assez long, il n’y aura pas
de séparation génétique
possibilité de reproduction entre les
2 groupes donc les 2 sont de la même espèce.
b) Chez les drosophiles, un régime alimentaire de 2 groupes
semblables fera une barrière génétique suivant le choix du partenaire.
Par exemple, la drosophile ayant mangé des fruits préféra un mâle qui
a lui aussi mangé des fruits.
Voir schéma dans les notes -> des mécanismes complexes sont
possibles par bouturage.
c) Dans le lac Victoria, une spéciation très rapide a eu lieu au sein de la population des Cichlides, pour
s’adapter aux différents habitats. (Une extinction à grande échelle a suivi l’introduction d’un prédateur dans
le lac).
Il est difficile de déterminer la distance génétique entre espèces différentes.
Variation du taux de spéciation ;
-
Taux de spéciation de ces animaux sont corrélés à leur régime alimentaire
-
La mobilité : escargot d’une côté d’une rue et de l’autre, il y a des spéciations des 2 cotés car pour
eux la distance est grande.


Macroévolution : la spéciation explique la première étape de celle-ci. (Le temps influe aussi, d’autres facteurs aussi)
Microévolution : se passe dans une espèce -> mécanismes d’adaptation, … plus dans le cadre d’Hardy et Weinberg.
Les preuves de l’évolution
Représenter l’évolution, c’est l’arbre de la vie, phylétique avec des liens entre tous les êtres vivants.
Les preuves de cette évolution
1. La sélection artificielle (a) et la sélection naturelle (b) :
(a) Les espèces, population peuvent changer (modification des pigeons, races de chien,…). Les espèces
ne sont pas immuables
c’est l’homme qui intervient sur celles-ci, en choisissant les géniteurs.
Ex : les éleveurs et les cultivateurs déterminent quels membres de la population pourront se
reproduire afin d’augmenter leur production de viande ou de lait,…etc.
(b) Changements des espèces qui se font naturellement, sans intervention de l’homme.
Ex : phalène des bouleaux
2. Les archives paléontologiques : étude des fossiles.

Fossile : vestiges d’organismes conservés dans des terrains sédimentaires. Leurs tissus organiques ont
disparu, os qui se rognent peu à peu,….
L’examen des fossiles peut donner des informations sur la morphologie de l’animal, son mode de vie, sa
mobilité, son régime, préciser le type d’animal : pœcilotherme, sang froid ou homéotherme, à sang chaud
il faut observer les stries qui évoluent.
La limite de ses archives paléontologiques est les espèces non fossilisables, c'est-à-dire, les espèces qui n’ont
pas de squelette dur comme les invertébrés.

Stratigraphie : au niveau des roches sédimentaires, faire l’examen des strates. Ce qui est le plus enfoui
est le plus vieux. Il faut regarder les différentes couches pour déterminer les périodes de vie de certains
fossiles.
On estime aujourd’hui que près de 99% des espèces qui ont un jour existé, sont maintenant
éteintes. Mais on ne connaît pas toute la lignée de tous les animaux mais en partie.
Ex : l’exemple type de généalogie fossile est l’histoire du cheval ; les ammonites (coquille enroulée),
c’est une espèce éteinte mais on a récolté tellement de fossiles que l’on peut retracer toutes les
étapes transitoires de son évolution.

Datation radiométrique : carbone 14, ceci date avec une bonne précision l’âge des fossiles et des roches.
On peut retrouver des roches sédimentaires, des squelettes, des arbres pétrifiés, des empreintes d’animaux
de feuilles et très rarement des résidus, des insectes emprisonnés dans de l’ambre.
Pour dater, il faut prendre en compte la dérive des continents car par exemple, on peut retrouver une
certaine espèce en Afrique et la retrouver aussi en Amérique du Sud et alors faire le lien entre les 2. On
peut recréer l’abondance des principaux groupes suivant des périodes.
Ex : Le Jurassique et crétacé montrent le règne des reptiles tandis que la période quaternaire montre
l’émergence des oiseaux et mammifères.
3. L’anatomie comparée : Analogie (a) et homologie (b)
Même sans l’aide des documents fossiles prouvant que des organismes aujourd’hui disparus ont vécu à divers
moments du passé, on peut trouver des preuves de l’évolution en comparant les structures des espèces
actuelles.
(a) caractère que présente un ensemble d’espèces mais que ne présentait pas leur plus proche ancêtre
commun. Ce caractère est le produit d’une évolution convergente.
Ex : écureuil volant, le développement aérodynamique du requin comme le dauphin, même habitat,
même forme mais ils l’ont développé.

Convergence : le mécanisme évolutif expliquant les ressemblances morphologiques,
parfois comportementales, entre des espèces soumises aux mêmes contraintes environnementales.

Organes vestigiaux : organes atrophiés qui sont
le résidu de l’ancêtre commun et qui reste
inutile à leurs propriétaires actuels.
Ex : baleine ayant développée ses membres
antérieurs mais pas postérieurs, l’homme ayant
un appendice, coccyx, muscle de l’oreille.
(b) caractère commun à un ensemble d’espèces et qu’elles ont hérités de leur ancêtre commun.
Ex : ailes de chauve-souris – d’oiseau, main d’homme-chat-baleine-chauves-souris ayant tous 5
doigts (=pentadactyle) car leur ancêtre est commun.
4. L’embryologie comparée
L’embryon au cours de son développement embryonnaire, présente
des structures qui sont absentes chez l’adulte.
Ex : fentes branchiales chez les embryons de reptiles, oiseaux,
mammifères et homme
ceci laisse à penser qu’ils descendent tous
des poissons.
5. Anneaux des espèces
Les anneaux d’espèce démontrent que les variations au sein d’une espèce suffisent à engendrer une espèce
nouvelle.
Ex : le goéland se rencontrent sur la côte nord du continent américain et sur la côte nord de l’Asie et de
l’Europe formant un anneau qui entoure les pôles. Les différentes races géographiques qui constituent cet
anneau sont capables de se reproduire entre eux.
6. Biologie moléculaire
L'hypothèse de l'horloge moléculaire est basée sur le nombre de mutations génétiques qui s'accumulent dans
un génome à une vitesse proportionnelle au temps géologique. Elle permet ainsi, en reliant le taux de
mutation des gènes au rythme de diversification de leur espèce, d'établir une échelle d'ordonnancement, voire
chronologique, d'évolution et de lien des espèces entre elles.
Historique de l’évolution
Etudier l’évolution, c’est retracer une longue histoire et en analyser les mécanismes. Mais analyser ceux-ci
est un gigantesque problème où les chercheurs ne peuvent recourir ni à la démarche expérimentale, ni à la
déduction logique, tous étant des éléments essentiels de la méthode scientifique. Ceci explique pour le
concept d’évolution est apparu fort tard. Il faudra attendre Lamarck puis Charles Darwin pour que ce
concept soit clairement exprimé.
Avant Jésus-Christ :
Aristote, naturaliste, classe les animaux ; dans son optique, les espèces étaient fixes et permanentes et donc
n’évoluaient pas.

Fixisme : pas d’évolution
Du Moyen Age au XVIIIe siècle :
La vision du monde repose sur la genèse. La thèse créatrice défend une conception fixiste de l’espèce et
soutient l’idée que les animaux sont issus des mains du créateur, modelées une fois pour toute sous l’aspect
que nous connaissons aujourd’hui.
Le siècle des Lumières :
Les savants philosophes de l’époque se demandaient comment la terre d’aujourd’hui avait été obtenu dans les
6000 ans qui les séparaient de la création (la date fut fixée à 4004 A.C.N par l’évêque James Ussher 17 ème
siècle). La seule explication plausible consistait à admettre que le Terre avait été modelée par une série de
cataclysme.
Du 17ème au 18ème siècle :
Georges Cuvier est le fondateur de l’anatomie comparée. Même s’il distingue la progression de la complexité
des formes d’animaux au cours du temps, il reste malgré tout fixiste. Il ne pense pas qu’il y ait une idée
d’évolution mais que les animaux ont bel et bien disparus, par exemple à cause de cataclysmes.
Du 18ème au 19ème siècle :
J-B Lamarck est le seul naturaliste qui élabora un modèle pour expliquer les mécanismes de l’évolution
biologique. Il compara des espèces contemporaines avec des fossiles et pu déceler une évolution chronologique :
l’évolution était mue par une tendance innée vers une complexité toujours croissante, s’adaptant de mieux
en mieux au milieu. Il n’y a pas d’extinction d’espèce ni de nomination d’espèce, ce sont des animaux qui
évoluent.

Lamarckisme : modèle qui suit 2 idées :
-
L’usage et le non usage : il dit qu’en fonction de l’environnement où l’animal vit, il utilisera certains organes plus que
d’autres. Ceux-ci se développent et se renforcent tandis que les organes non utilisés s’atrophient.
Ex : la girafe qui allonge son cou pour atteindre les feuilles à la cime des arbres
-
L’hérédité des caractères acquis : Les modifications subies par un organisme au cours de son existence sont
transmissibles à la génération suivante.
Carl von Linné, botaniste, il est le fondateur de la taxinomie (science qui a pour objet de nommer et classer
les formes vivantes). Il recherche l’ordre dans la diversité de la vie mais ne fait aucun lien de parenté
évolutive. Pour Linné, les espèces étaient des créations permanentes et son travail ne visait qu’à dévoiler le
dessein de Dieu.
James Hutton et Charles Lyell, géologues, et ayant fait l’étude des surfaces de la terre, ils ont pu montrer
que la terre contemporaine s’était formée il y a plus de 6000 ans suites à des changements géologiques non
soudain, tels que des phénomènes ordinaires comme l’érosion ou le volcanisme et non des cataclysmes.
Ceci a joué un rôle essentiel dans l’établissement de la théorie évolutionniste de Darwin.
T.R.Maltus, économiste, il dit que les animaux engendrent beaucoup plus que la capacité de la terre.
L’augmentation des ressources de la terre ne faisant pas au même rythme, il est impossible de tous les
nourrir, de ce fait beaucoup ne survivent pas.
Charles Darwin, naturaliste, il part à bord du Beagle avec lequel il se rend dans les différentes îles Galapagos
où il observe les pinsons. Il comprit peu à peu que l’origine de nouvelles espèces et l’adaptation constituent
des processus étroitement liés et qu’une nouvelle espèce émerge d’une forme ancestrale par l’accumulation
graduelle d’adaptations à un milieu différent. Dès lors, il publie un livre « L’origine des Espèces par la voie
de la sélection naturelle » : il explique d’une part, l’unité (un seul ancêtre pour toute la diversité du
vivant) et d’autre part, l’évolution par la sélection naturelle.
Ce livre fut une véritable révolution intellectuelle, non seulement parce qu’il réfutait des opinions
scientifiques établies (âge de la terre, …) mais aussi parce qu’il ébranlait les convictions de la culture
occidentale (Dieu n’est pas le créateur). Il a réussi à convaincre les naturalistes de l’existence de l’évolution
mais pas de faire accepter la sélection comme mécanisme. Il lui manquait pour ce faire, une théorie de la
génétique qui aurait détaillé la transmission des caractères parentaux à leur descendance.

Darwinisme : …
20ème siècle :
Mendel, méconnu de son vivant, fut découvert plus tard. Tandis Darwin travaillait sur les traits quantitatifs,
Mendel, lui, travaillait sur les traits qualitatifs à l’aide de petits pois ; ce qui n’apportait aucune explication
à la sélection naturelle selon les premiers généticiens.
Plus tard, lorsque la génétique fut approfondie par Van Beneden (méiose), Hardy et Weinberg (génétique des
populations et Morgan (distance entre les gènes sur un chromosome), le mendélisme et le darwinisme se
réconcilièrent.
Ainsi, quelques années plus tard, quelques scientifiques (dont
Gaylord Simpson) complétèrent la théorie de
l’évolution avec celle de Darwin et les découvertes apportées par la génétique. Celle-ci fut nommée
Néodarwinisme.
D’autres doctrines furent créer quant à la représentation de cette « évolution » :

Transformisme : transformation, les espèces ne sont pas immuables.

Le neutralisme : il n’est pas opposé au Darwinisme mais il dit que d’autres phénomènes sont responsables
de l’évolution. Cette modification n’est pas nécessairement favorable/défavorable, elle est simplement
apparue. (Kimura)

Post darwinisme : sur la génétique + théorie des populations

Créationnisme :
(a) littéralisme jeune terre : ceux qui lisent les textes sacrés sans en modifier une seule ligne. La terre
est née il y a 6 millions d’années.
(b) progressisme vieille terre : il y a eu plusieurs créations, ils admettent le vieil âge de la terre.
(c) intelligent design : ils admettent le vrai âge de la terre, l’évolution aussi mais celle-ci a un but
précis car une entité supérieure les dirige selon des tendances évolutives ; ils rejettent donc la sélection
naturelle.

Le matérialisme : argument anti-darwinisme ; le succès reproducteur est favorisé et non pas la rivalité
(le meilleur gagne).
Chapitre 22 : Classification des êtres vivants
De la spéciation à la macroévolution

Macroévolution : évolution aboutissant à l’apparition de nouveaux taxons (un groupe de même espèce) présentant
des innovations ou d’importantes modifications du point de vue corporel. Elle crée des groupes taxinomiques
supérieurs à l’espèce.
Quels sont les mécanismes de l’innovation ?
 La préadaptation : une structure préexistante à un moment va changer de rôle pour être plus
complexe.
Ex : 1. La moule lampsiis : moule ayant ses œufs à l’extérieur de sa coquille dans un sac
(ressemblant à un poisson, c’est un leurre) qui va attirer des poissons et quand ils sont prêt à
éclore, les larves vont parasiter un poisson.
2. Structure osseuse creuse des oiseaux pour être plus léger pour le vol.
 Raffinement graduel : structures existantes qui à la fin
peuvent accomplir de nouvelles fonctions très complexes ;
une complexation progressive dans laquelle même les
intermédiaires sont important.
Ex : complexation de l’œil chez les mollusques
 Gènes homéotiques : gènes qui dirigent le développement
embryonnaire.
Ex : chez les vertébrés, s’il survient une duplication de
séquence, il y a impact sur la morphologie = saut évolutif.
 Croissance allométrique : croissance plus rapide ou plus lente de certaines parties du corps.
Ex : dans la croissance du bébé ; le cerveau croit plus vite tandis que les jambes croient lentement ;
effet de la chronologie du développement sur les rayures des zèbres : Chaque espèce a ses propres
zébrures. -> zèbre de steppe et de Grevy.
Le gène des rayures s’active à des moments différents dans le développement embryonnaire.
 Néoténie – pédomorphose : persistance chez un organisme adulte de structures juvéniles.
Hérérochronie : une lignée cellulaire va s’arrêter dans un moment du développement alors que
d’autres continues.
Ex : salamandre fouisseuse, grimpeuse, Axolotl.
Taxinomie et classification





Taxonomie : science des lois de classification du vivant. Il s’agit de reconnaître, nommer et classer la diversité.
nécessité d’une nomenclature équivoque pour tous.
Systématique : classification hiérarchisée des êtres vivants.
Taxon : un groupe d’une même espèce.
Phylogénie : discipline étudiant le développement d’une lignée animale ou végétale au cours de son évolution.
Un arbre phylogénique : diagramme représentant les relations de parenté entre organismes vivants. Il en existe pour
chaque type d’école.
Ex : Le cladogramme
Linné s’est lancé dans la classification avec une nomenclature binomiale et des critères logiques pour classer
les groupes.
Darwin aussi a suivi Linné mais montre plus une affinité évolutive ; en effet, il retourner jusqu’aux ancêtres
et regarde les ressemblances.

La réversion : retour d'un caractère à un état primitif se manifestant par une mutation génique dans
l'ADN permettant de retrouver les fonctions d'un gène après qu'il les a perdues suite à une première mutation.
Les outils de classification :

Les fossiles

Les caractères analogues (adaptation) / homologues (ancestraux)

Biologie moléculaire

Embryologie

Arbre phylogénique (comparaison de l’ADN et des protéines des espèces)
Ex ; pour des espèces très proches.
Méthode de classification
-
Approche traditionnelle : repose sur 2 principes :
1. Groupes formés d’espèces ayant un ancêtre commun
2. Les caractères doivent différer entre les groupes, rendant chaque groupe unique.
-
Approche cladistique : essaie d’être plus objectif car
1. Elle tient compte des homologies
2. Les groupes doivent contenir l’ancêtre commun et ses descendants c'est-à-dire, être
monophylétique.
Ex : le chat et le lion ont un ancêtre (a) commun. Le phoque a aussi été la descendance de
l’ancêtre (b) descendant du (a) ou un ancêtre (c), parent du (a).






Clade : rameau évolutif monophylétique défini par la présence de caractères nouveaux dits apomorphes, qui sont
propres aux espèces qui le constituent.
Groupe monophylétique : Se dit d'un groupe d'espèces qui contient la totalité des descendants d'un ancêtre commun.
Groupe paraphylétique : Se dit d'un groupe d'espèces qui contient une partie, mais pas la totalité des descendants
d'un ancêtre commun.
Groupe polyphylétique : Groupe d’espèces qui ne sont pas toutes issues du même ancêtre.
Caractère apomorphe : nouveau caractère, dérivé du caractère ancestral.
Caractère plésiomorphe : caractère hérité de l’ancêtre, ancestral.
Principe de parcimonie : on considère le moins de saut évolutif possible.
Ce critère est souvent vrai mais pas tout le temps.
Les différentes écoles
Ecole phénétique :

-
Le phénotype est le critère principal
-
On tient compte d’un maximum de caractères pour éviter la convergence.
-
Elle accepte les groupes mono-, para- et polyphylétiques.
Ecole cladistique :

-
Elle se base sur l’évolution : ancêtre et descendants (groupe monophylétique)
caractères
ancestraux/ dérivés.
-
Elle ne tient pas compte du degré de convergence.
-
Outil informatique
Ecole évolutionniste :

-


Elle va tenir compte de la vitesse de l’évolution (degré de divergence).
Chaînon manquant : intermédiaire structural, mais rien ne dit qu’il est l’ancêtre.
Extra-groupe : un animal qui va servir de groupe de référence. Qui n’a pas acquis de nouveau caractère.
Ex : la tortue amphioxus
Chapitre 23 : Biodiversité
 Unicité et diversité du vivant
Les procaryotes
Ils sont apparus il y a 3,5 milliards d’années.
o
Les bactéries
Ce sont des procaryotes unicellulaires.
-
Diversité de structure (voir chapitre 17) : GRAM+ ou GRAM- lié à la muréine (rigidité de la
paroi)
-
Diversité de forme : sphère, bâtonnet (Escherichia coli), coque (staphylocoque), vis (spirochète),
spirale,
-
Diversité de locomotion : tourne en rond (méningocoque), mouvement rampant (spirochète),
vésicule de gaz (cyanobactérie)
-
Diversité métabolique : anaérobique, aérobique ; hétérotrophe, autotrophe ; photoautotrophe
(cyanobactérie), photohétérotrophe (bactérie pourpre non sulfureuse dépend d’autres organismes
pour avoir du carbone) ; chimioautotrophe (oxydation de substances chimiques inorganiques),
chimiohétérotrophe (décomposeurs prélèvent le carbone dans les molécules organiques).
-
Utilité : cycle du carbone/azote/souffre, fermentation, symbiotique, biorestauration (filtre
biologique – lit bactérien).
-
o
Pathogènes : les antibiotiques ciblent les ribosomes, les flagelles, la capsule,…
Les arché(o)bactéries
Elles sont peu connues, habitants dans des milieux divers dont certains extrêmes. On les regroupe en 3
catégories :
-
Méthanogène : capable de vivre dans un milieu toxique, anaérobie ; elles produisent du méthane.
-
Extrêmophile (vivent dans des conditions extrêmes) : halophile, capable de vivre dans de l’eau
salée ; thermophile : capable de vivre dans un milieu à une température très élevée ou très
basse (source d’eau chaude volcanique ou arctique) ; acidophile : capable de vivre dans un milieu
très acide.
-
Non-extrêmophiles : elles vivent dans les mêmes milieux que les bactéries.
Les protistes
En général, ce sont des eucaryotes unicellulaires (sauf les algues marines). Il n’y a pas réellement de
classification : ce sont des eucaryotes qui ne sont ni des champignons, ni des plantes, ni des animaux. C’est
la diversité qui les caractérise :
-
Chlamydomonas, algue verte
-
Algues marines (pluricellulaire)
-
Protozoaires : protiste hétérotrophe qui ingère sa nourriture.
-
Mycétozoaires : ils se nourrissent par absorption.
-
Dinoflagellés : biflagellé ; souvent une thèque (cellulose + silice), planctonique, photosynthétique
ou carnivore.
Ex : le plancton
-
Ciliés (avec des cils partout)
-
Paramécie
-
Stentor
-
Euglénobiontes
-
Diatomées : coque très dure (silice + matrice organique), producteur primordial des écosystèmes.
Ex : le plancton
-
Radiolaires
-
Apicomplexés ou sporozoaires : parasites des animaux
Ex : malaria, plasmodium faliiparus
-
o
Volvox : protiste colonial
Les eumycètes ou champignons ou fungi
Ce sont des eucaryotes recycleurs, presque tous pluricellulaires. On les trouve partout ; composé d’une paroi
de chitine ou … leur structure et croissance est variable. Ils sont hétérotrophes par absorption d’organismes
morts ou vivants (ils secrètent des enzymes qui vont lyser les déchets).
Ils se reproduisent asexuellement et sexuellement (signal chimique dans l’attraction des hyphes, situés aux
racines) : plasmogamie, fusion de cytoplasme/dicaryote/caryogamie, fusion de noyaux (2n)
Diversité des embranchements :
-
Chytridiomycètes : champignons aquatiques mobiles (spore avec flagelle). Ils déciment les
amphibiens.
-
Zygomycètes : formation de zygosporange résistant lors de la fusion de 2 hyphes différents.
Ex : moisissures
-
Ascomycètes : formation de spores sexués dans des sacs : asques, lors de la fusion de 2 hyphes
différents. Ex : les truffes et les morilles
-
Basidiomycètes : leurs spores sexuées sont situées au bout de massues : les basides. Ce sont des
recycleurs des bois. Ex : les amanites.
-
Mycètes imparfaits
-
Cas particuliers : les moisissures, les levures (pain/vin/bière),
Utilités :
-
Symbiose mutualisme (les deux y gagnent)/ commensalisme (un y gagne mais l’autre ne perd
pas) : avec des bactéries : bioluminescence = lumière froide ; avec les fourmis : culture ; avec les
argues : il apporte l’humidité et les minéraux ; lichens (sensible à la pollution) ; avec des
orchidées : fleurissement.
-
Prédation : hypes en laçot
la proie est le ver ascaris
-
Saprophytisme : se nourrit de matière organique ou en décomposition
-
Parasitisme : rouille noir du blé, ergot de seigle, maladie de l’orme, … dans les plis de la peau.
-
Comestibles
-
Antibiotiques : pénicilline
-
Recycleur
recycleur
Les végétaux
Ce sont des eucaryotes pluricellulaires et autotrophes photosynthétiques. L’origine des végétaux terrestres
est aquatique : les charophytes. Les embryophytes ont dû s’adapter pour sortir de leur milieu :
-
Méristèmes apicaux : zones situés aux extrémités des racines et des pousses ; la plante peut
s’allonger durant toute sa vie que ce soit aérien ou terrestre.
-
Embryon végétal : embryons dépendants des tissus maternels dans les 1er stades (caractère dérivé)
-
Alternance de génération : reproduction via 2 formes : le gamétophyte : formation des gamètes
(anthérozoïde/oosphère) par mitose – phase haploïde et le sporophyte : formation de spores par
méiose – phase diploïde.
-
Spores végétales résistants : grâce à une paroi composée de sporopollénine (matière organique la
plus résistante connue) qui les entourent.
-
Gamétange : production de gamètes : archégone (femelle) et anthéridie (mâle).
-
Adaptations supplémentaires : stomates, parfum, tissus conducteurs, hormones (oxyme
cytokine
racine/
partie foliaire).
Diversité des embranchements :
-
Les non-vasculaires : les bryophytes
Ex : Mousses (tourbière) qui sont limitées dans leur croissance, hépathique, anthocérote
Mousse qui éponge 25X l’eau, résistante aux bactéries, on peut se
chauffer avec.
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Les vasculaires (ou trachéophytes) :
apparition de feuilles, racines, tissus conducteurs.
Pterydophytes : végétaux qui produisent des spores et pas des graines
Ex : les
fougères,
psilotes, prêles,
…
Spermatophytes : 1. gymnospermes (plantes à graines nues).
Ex : conifères, pins, …
2. angiospermes (plantes à fleur : graines dans un fruit)
Coévolution :
Les plantes attirent les pollinisateurs par des odeurs (hormones), par des couleurs, …
Ex : insectes, oiseaux, abeilles, papillons, colibri (son bec est adéquat pour certaines plantes), chauve-souris
(cactus, baobab), rongeur, …
Adaptation des fruits et dispersion des graines :
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Le vent : pissenlits
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Le pelage des animaux : picots pour s’accrocher
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Les fruits que les animaux mangent : caca [le caca c’est délicieux]
Importance économique et économique des végétaux :
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Cycle du carbone
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Nourriture : domestication des céréales grâce à la sédentarisation, riz, PDT, manioc, patate
douce, …
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Production de bois et de fibre : maison, tissus, papier
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Combustibles : source de charbon, pétroles,…
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Plantes médicinales : menthol (eucalyptus), quinine (paludisme), digital (trouble cardiaque),
morphine (analgésique), taxol (cancer de l’ovaire), …