3 Parenté et diversité des organismes

Seconde
Partie 3 – Cellule, ADN et unité du vivant
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Parenté et diversité des organismes
[228-229]
La diversité de la vie animale se traduit par une classification
complexe, qui répartit les vertébrés en plusieurs classes :
 Les agnathes (sans mâchoire, lamproie)
 Les chondrichtyens (poissons à squelette cartilagineux, requin)
 Les ostéichtyens (poissons à squelette osseux, truite)
 Les amphibiens (larve aquatique et adulte terrestre, grenouille)
 Les reptiles (sang froid et terrestre, ovipare, lézards, serpents)
 Les oiseaux (sang chaud et terrestre)
 Les mammifères (sang chaud, vivipare, présence de mamelles)
3.1
Organisation externe et interne des vertébrés
Le corps des vertébrés est organisé selon 3 axes de polarités :
 Antéro-postérieur (la tête à l’avant = céphalisation)
 Dorso-ventral (colonne vertébrale à l’opposé du système digestif)
 Droite-gauche (plan de symétrie bilatérale déterminé par les deux
axes précédents)
Axes de polarités chez les vertébrés
La dissection de différents vertébrés révèle une organisation commune
des organes internes :
Symétrie
D/G
Système nerveux
Système uro-génital
Bouche, œsophage, anus
Squelette
Système circulatoire
Aucune
Estomac, foie, rate
Cœur
Disposition des principaux organes internes
3.2
Mise en place de l’organisation interne
3.2.1
De l’œuf à la blastula
Pendant les premières heures après la fécondation, la cellule œuf se
divise, sans augmenter de volume. Différents stades sont identifiés :
 L’ovule : résultat de la fécondation de l’ovocyte par le spermatozoïde
 La cellule-œuf : apparaît dès que les noyaux du spermatozoïde et de
l’ovule ont fusionné.
 Morula (petite mûre) : sphère compacte de cellules
 Blastula : sphère creusée d’une cavité, le blastocœle.
[239.2d]
Chez les amphibiens, la polarisation du futur embryon est due :
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

À la dissymétrie de l’ovocyte (pôle animal pigmenté, pôle végétatif
riche en réserves nutritives)  axe antéro-postérieur
Au point d’entrée du spermatozoïde  axe dorso-ventral
La détermination de ces axes n’est donc pas commandée par l’information
génétique de l’embryon. [Elle intervient seulement dans la mise en place
du blastocoele (par mort cellulaire).]
[238.b2]
Les cellules à l’origine des différents organes sont localisables au
niveau de la blastula, sous forme de feuillets. Les cellules :
 Du mésoderme deviendront les muscles, squelette…
 Du neuroderme deviendront les cellules nerveuses et cutanées
 De l’endoderme, deviendront les cellules des organes digestifs…
3.2.2
Les mouvements d’invagination
Ils sont dus à des déplacements de cellules de la surface de l’embryon
vers l’intérieur. Ils créent des tubes, qui vont déterminer l’organisation du
futur vertébré :
 La gastrulation donne le futur tube digestif
 La neurulation donne la future moelle épinière
Le mouvement des cellules est commandé par l’information génétique de
l’embryon : des messages chimiques fabriqués par certains gènes sont
échangés entre cellules voisines, ce qui oriente leurs déplacements
La gastrula présente les 3 axes de polarités, mais c’est seulement au
stade neurula qu’ils sont visibles extérieurement sur l’embryon.
Comment les organes plus complexes sont-ils mis en place ?
3.3
Organogenèse
3.3.1
Observations
[241.2b]
Les premières cellules embryonnaires n’ont pas de fonction précise.
Elles peuvent donner naissance à n’importe quel organe : elles sont
totipotentes.
À la fin du stade gastrula, chaque cellule de l’embryon a acquis sa future
fonction, et ne peut plus en changer : elle est déterminée. Elle contient
toujours l’intégralité de l’information génétique de l’individu. Elle ne va
exprimer que les gènes qui interviennent dans la mise en place et le
fonctionnement de l’organe où elle se trouve (ex. 2500 gènes pour un œil
de vertébré/70000 chez l’homme).
[242.1]
Comment des mutations peuvent-elles modifier la position d’un
organe, sans en altérer la forme ni la fonction ?
3.3.2
Détermination génétique
Chez les vertébrés et beaucoup d’invertébrés, une segmentation
antéropostérieure est visible ([228.1]répétition des vertèbres,
[242.1c]
segments thoraciques et abdominaux chez les insectes… )
Des mutations, transmises de façon héréditaire, peuvent faire apparaître
des organes normaux au niveau de segments inhabituels (ex. drosophile
antennapaedia). Ces mutations touchent des gènes homéotiques.
[245.2c]
Les gènes homéotiques sont regroupés sur un (drosophile) ou
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plusieurs (souris) chromosomes. Ils sont placés dans le même ordre que
les organes dont ils commandent la mise en place (axe antéropostérieur).
[244.1b]
Un gène homéotique est une séquence de 180 nucléotides (=
homéoboîte). Chaque homéoboîte code pour une protéine (=
homéodomaine). Un homéodomaine peut se fixer sur un fragment d’ADN,
correspondant à un gène qui intervient dans le développement d’un
organe : il stimule ou empêche l’expression de ce gène.
La transgénèse de gènes homéotiques entre espèces différentes permet
la mise en place correcte des organes dans l’espèce receveuse. Les
séquences sont très proches (>80% de similitude), ce qui constitue un
argument en faveur d’une origine commune des espèces.
3.4
Bilan