1 Croissance et développement 1- Définitions

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Croissance et développement
1- Définitions
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croissance
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développement
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2. Croissance et développement chez les animaux
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fécondation
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œuf
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a- Points communs à tous les animaux qui ont une reproduction sexuée
organe reproducteur
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gamète
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embryon
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b- Exemple de l’oursin
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Caractères sexuels primaires et secondaires
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larve
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métamorphose
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c- Exemple de l’escargot
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d- Exemple de l’humain
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3. Croissance et développement chez les végétaux à fleurs
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a- Mode de reproduction
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b. Développement
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c- Croissance
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1- Définitions.
Croissance : augmentation de la taille d’un individu, ou de celle de ses organes.
Développement : construction d’un individu.
Remarques :
Ces deux notions ne sont pas obligatoirement liées.
Il peut y avoir croissance (augmentation de taille) sans développement.
Exemple : le tronc de l’arbre augmente de diamètre à chaque saison, mais ce tronc fut construit
lors de la germination de l’arbre (il était alors une tige et cette tige, en s’épaississant et
durcissant, est devenue un tronc).
Section du tronc d’un chêne abattu, cernes visibles.
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Il peut y avoir développement sans croissance, et même avoir développement (construction)
avec diminution de taille, par exemple chez la grenouille.
Du têtard à la grenouille, six étapes de développement.
En F, la grenouille adulte est deux fois plus petite que le têtard en B.
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2. Croissance et développement chez les animaux.
a- Points communs à tous les animaux qui ont une reproduction sexuée.
Chez les animaux qui ont une reproduction sexuée, l’existence débute par une fécondation, se
prolonge par une vie embryonnaire.
Fécondation : union, fusion, d’un ovule et d’un spermatozoïde.
De cette fécondation résulte un œuf.
Œuf : Cellule résultat de la fécondation.
Un seul (un seul !) spermatozoïde féconde l’ovule.
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Remarques :
- Le nom « œuf » peut être aussi donné à l’embryon (voir ci-après).
- Ne pas confondre l’œuf (cellule résultat de la fécondation) avec la structure constituée d’une
coquille, d’un blanc et d’un jaune comme l’œuf de poule.
Le jaune est l’ovule fabriqué par l’ovaire de la poule ; si ce « jaune » est fécondé par un
spermatozoïde de coq il devient un œuf résultat de la fécondation.
Le plus gros ovule qu’on connaisse est celui de l’autruche.
Le diamètre d’un ovule humain, ou d’oursin, ou de baleine, est 0,1 mm (un dixième de mm).
C’est visible à l’œil nu (en tout cas pour l’oursin puisque la femelle pond ses ovules dans l’eau
de mer), c’est la plus grosse cellule du corps (elle est donc chez la femme).
b- Exemple de l’oursin.
Le système de reproduction est très différent du nôtre.
Ainsi on ne distingue pas extérieurement quels sont les oursins femelles et quels sont les
oursins mâles. Pour cela il faut attendre qu’ils pondent leurs gamètes, ou les tuer et les ouvrir
en deux, on observe ainsi leurs organes reproducteurs.
Oursin mâle à gauche et oursin femelle à droite.
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Remarque : les caractères sexuels primaires et secondaires.
Les oursins n’ont pas de caractères sexuels primaires car on ne peut pas distinguer de
différence extérieure entre le mâle et la femelle.
Pour d’autres espèces, on va pouvoir, dès la naissance, distinguer les individus mâles des
individus femelles grâce aux caractères sexuels primaires ; primaires = qui apparaissent en
premier.
Chez les humains, dès la naissance, on distingue quel bébé est féminin, quel bébé est masculin.
Mais pas s’ils sont habillés !
Regardez le tableau ci-dessous :
Est-ce que le peintre a peint un garçon ou une fille ? Cet humain qui est sur le tableau a des
cheveux longs et une robe… et bien ce n’est pas une fille mais un garçon !
Il s’agit du neveu du peintre Auguste Renoir (1841 – 1919) prénommé Edmond1.
A l’époque la mode voulait que les enfants soient habillés de la même façon, avec des
vêtements qu’aujourd’hui on attribue aux filles.
Donc, lorsqu’ils sont habillés de la même façon, on ne distingue pas les caractères sexuels
primaires des garçons de ceux des filles.
Par contre, à la puberté et l’adolescence, les caractères sexuels secondaires (qui apparaissent
en second) permettent de distinguer qui est un homme et qui est une femme même habillés de
la même façon2.
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2
C’est le titre de ce tableau peint en 1888.
Sauf déguisement, bien sûr. Mais réalisez que seul l’être humain s’habille.
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Par exemple voici l’équipe de France de football avec leurs entraineurs et leur entraineuse :
Photographie de Franck Fife AFP.
Dans certains cas, les caractères sexuels secondaires peuvent être très marqués.
Lion et lionne :
Paon et paonne :
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Suite du cours - Deux nouvelles définitions :
Organe reproducteur : organe qui fabrique des cellules reproductrices.
Gamète : cellule reproductrice sexuée.
Origine du mot : du grec gamos = mariage. Monogamie : un seul mariage, polygamie : plusieurs
mariages.
Chez les animaux le gamète femelle est l’ovule et le gamète mâle est le spermatozoïde.
Remarque : chez les végétaux à fleur le gamète femelle s’appelle aussi l’ovule, le gamète mâle
est le grain de pollen.
Remarque : il existe des cellules reproductrices assexuées (ni mâle, ni femelle) comme
certaines spores (chez les moisissures que nous avons observées par exemple).
Deuxième différence avec nous : ils ne s’accouplent pas, ils ne sont pas en contact au moment
de la reproduction.
Troisième différence : ils pondent leurs gamètes dans l’eau de mer, donc ces gamètes ne sont
pas protégés. Bien sûr qu’ils servent de nourriture à d’autres animaux.
Quatrième différence : la fécondation a lieu aussi dans l’eau de mer.
Cinquième différence : les œufs, les embryons (puis les larves) ne sont pas protégés. Bien sûr
qu’ils servent de nourriture à d’autres animaux.
Un embryon est un individu dont le stade de développement se déroule entre l’œuf et la
naissance (ou l’éclosion).
Dans le corps de l’embryon se construisent les premiers organes communs à tous les animaux :
peau, tube digestif, système nerveux.
C’est ce qu’on appelle l’embryogenèse.
Origine du mot : du grec embry = pousser dedans (donc ce qui se passe à l’intérieur du corps
de l’embryon, les organes qui « poussent », se construisent à l’intérieur de son corps.
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Embryon d’oursin stade 8 cellules : taille réelle de 0,1 mm.
Différents stades de développement embryonnaire :
Rappelez vous : développement = construction de l’individu.
Dans ce cas il y a développement sans croissance (ou presque), tous les embryons et œufs
que vous voyez sur la photographie prise au microscope ont un diamètre de 0,1 mm (1 dixième
de mm).
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A l’éclosion, le nouvel oursin ne ressemble pas du tout au futur oursin adulte.
On l’appelle une larve.
Larve : individu jeune dont le corps ne ressemble pas à celui de l’adulte.
Origine du mot : du latin larva = masque.
La larve masque ce que sera le corps de l’individu adulte.
2 larves d’oursin observées à la loupe sous deux angles de vue différents. Leur taille est d’environ 5 – 6 mm, elles
sont donc visibles à l’œil nu. Les larves grandissent (croissance) car elles se nourrissent). Elles nagent dans le
plancton où elles se nourrissent d’algues microscopiques du phytoplancton.
Pour devenir un oursin, la larve va se métamorphoser.
Métamorphose : transformation d’une larve en individu adulte.
Origine du mot : du grec meta = changement & morphos = forme.
Oursin adulte, son diamètre est entre 5 et 10 cm.
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Schéma récapitulatif des stades de développement chez l’oursin :
Oeuf
Embryon
Larve
Adulte
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c- Exemple de l’escargot.
Chez l’escargot, les individus sont à la fois mâle et femelle, on dit qu’ils sont hermaphrodites
(du nom de dieux grecs de l’antiquité : Hermès et Aphrodite).
Les limaces, les patelles, cousins de l’escargot, le sont aussi.
L’Alstromeria et de nombreux végétaux sont hermaphrodites puisque leurs fleurs portent les
organes reproducteurs des deux sexes (mâle (étamine) et femelle (pistil)).
Voici une couvée d’escargots en train d’éclore :
La taille de ce jeune escargot est de 5 mm. Est-il une larve ? Justifier votre réponse.
Construisons la courbe de croissance de l’escargot.
Age en
mois
0
5
6
9
24
36
6
7
30
40
45
(naissance)
Taille en
millimètres
5
On prend 1 carreau = 2 mois en abscisses, 1 carreau = 5 mm en ordonnées.
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Rappels pour construire un graphique :
Un graphique comporte deux échelles : celle des abscisses et celle des ordonnées.
L’échelle des abscisses est dite « horizontale » et l’échelle des ordonnées est dite « verticale »
(ce sont des conventions de vocabulaire car sur la feuille de papier tout est plat).
Souvent en mathématiques on mettra « x » à l’extrémité de l’échelle des abscisses et « y » à l’extrémité de celle
des ordonnées.
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La solution prise dans le livre « Sciences Naturelles » Nathan, 1978.
d- Exemple de l’humain.
Prenons l’exemple de Pierre Curie (1859 – 1906) et Marie Curie (1867 – 1934), scientifiques
connus pour leur découverte de la radioactivité, et de leur fille Irène (1897 – 1956) qui poursuivit
leurs recherches.
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Voici une photographie des parents après leur mariage en 1895
Le père
La mère
Pierre Curie fabrique des spermatozoïdes
Fécondation
Marie Curie fabrique des ovules
Œuf
taille 0,1mm
Embryon stade 4 cellules
taille 0,1 mm
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Fœtus 2
ème
mois de gestation
taille = 2 cm
on sait que c’est un fœtus humain parce que la tête occupe la moitié du volume du corps
Fœtus : embryon qui a la forme de l’espèce à laquelle il appartient.
Bébé
taille 50 cm,
noter les réflexes de naissance (agrippage avec les doigts, téter, tenir sa tête droite, regard
tourné vers la personne qui la tient (c’est une fille)).
Irène Curie enfant avec ses parents vers 1902
Irène Curie adolescent(e) puis adulte
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3. Croissance et développement chez les végétaux à fleurs.
a- Mode de reproduction des végétaux à fleurs.
La fleur est l'appareil reproducteur du végétal à fleurs.
Description schématique :
L'appareil reproducteur regroupe l'ensemble des organes concernés par la reproduction.
Dans une fleur deux organes sont essentiels : les étamines et le pistil, car ce sont les organes
reproducteurs.
Les étamines sont l'organe reproducteur mâle, qui fabrique les grains de pollen ;
Le pistil est l'organe reproducteur femelle qui fabrique les ovules.
Les grains de pollen viennent polliniser le pistil et les ovules qui sont à l'intérieur.
Les grains de pollen peuvent être transportés par des insectes (notamment les abeilles), par le
vent, par l'eau, etc.
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Après pollinisation, le pistil va se transformer en fruit, les ovules en graines.
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Un exemple :
Fruits et/ou graines vont alors être dispersés de différentes manières :
- le vent (exemple pour le fruit de pissenlit) ;
- l'eau (exemple pour la noix de coco) ;
- les animaux1, les fruits ont des dispositifs d'accrochages au pelage (comme les fruits de la
carotte qui ont des systèmes d’accrochage analogue au velcro) ou alors les graines sont
rejetées avec les excréments après que l’animal ait digéré le fruit.
In Nathan 1985
1
On parle de phorésie (du grec "phoros" qui signifie transport).
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Remarque : l'Être humain assure le transport de nombreux fruits et graines, volontairement
ou involontairement.
Volontairement : par exemple des graines des tomates ont été transportées par les européens
des Amériques (dont la tomate est originaire) jusqu'en Europe (le terme "tomate" désigne, dans
le langage courant, à la fois la plante et le fruit qui contient les graines).
Involontairement ; par exemple l'élodée (plante d’aquarium hélas rejetée dans l’environnement
où elle s’est plue).
Fruits et graines assurent l'installation du végétal, leur nombre favorise la colonisation.
b- Développement.
La graine contient l’embryon du végétal à fleurs.
Cet embryon est constitué de folioles (très petites feuilles) et d’une radicule (très petite racine).
Il germe en présence d’eau.
Exemple de la graine de haricot : (taille réelle : 1,5 cm)
Il y a deux cotylédons qui contiennent des réserves de matière organique dans lesquelles va
puiser l’embryon jusqu’à la formation de ses premières feuilles contenant de la chlorophylle, il
pourra alors fabriquer lui-même sa matière organique gràce à la photosynthèse.
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Dans un premier temps il y a développement et croissance.
Après la germination :
Quelques 2 – 3 jours plus tard :
Remarquer que les premières feuilles n’ont pas le même aspect que les suivantes.
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Voilà un haricot bien arrosé et bien mis au soleil :
23
Celui du laboratoire de SVT a été bien moins soigné… Et pris en photographie après 4
semaines.
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c- Croissance.
Exemple : la croissance du chêne. Des mesures sont effectuées : celle de la hauteur de
l’arbre au cours de sa vie jusqu’à ce qu’on le coupe ; celle du diamètre de son tronc.
Ces mesures sont reportées dans un tableau de mesures ci après.
Chaque case de croisement indique une coordonnée qu’il va falloir marquer sur le graphique.
Age en
années
germination
20
40
60
80
100
120
140
160
5
12
17
20
23
25
27
28
5
10
15
20
30
40
50
60
(0)
Hauteur en
mètres
germination
(0,05)
Diamètre
du tronc en
centimètres
Germination
(0,5)
Quelques remarques :
Pourquoi passer du temps à mesurer la hauteur du chêne et le diamètre de son tronc ?
Le bois du chêne est utilisé pour la construction de meubles, de charpentes, etc., c’est un bois
très solide et d’excellente qualité, son coût est plus élevé que celui du bois de sapin (plus
tendre, moins solide, mais plus facile à travailler).
Les forestiers doivent donc savoir à quel moment l’arbre doit être coupé pour avoir le plus de
bois possible et planter de nouveaux chênes que couperont nos descendants dans 160 ans…
La masse de un mètre cube ( 1 m3 ) de chêne comme ceux de la forêt de Sénart ou de
Rougeau est de 700 kilogrammes ( 700 kg ).
Les chênes cessent de grandir en hauteur vers 200 ans, ils peuvent alors atteindre une taille de
30 mètres.
En forêt de Sénart, le chêne d’Antin, près de Draveil, a vécu 750 ans (tué par la foudre vers
1997).
Construire en respectant les consignes les graphiques :
- de la hauteur du chêne en fonction de son âge (prendre 1 carreau = 10 ans en abscisse, 1
carreau = 5 m en ordonnée) ;
- du diamètre du tronc en fonction de son âge (prendre 1 carreau = 10 ans en abscisse, 1
carreau = 5 cm en ordonnée).
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Construction d’un graphique.
Généralités.
Un graphique comporte deux échelles : celle des abscisses et celle des ordonnées.
L’échelle des abscisses est dite « horizontale » et l’échelle des ordonnées est dite « verticale »
(ce sont des conventions de vocabulaire).
Ce qu’il convient de faire figurer dans un graphique.
Prenons le premier graphique à construire, ce qu’il convient de faire figurer est indiqué en bleu
ci après.
Ensuite on marque les points correspondant aux coordonnées indiquées dans le tableau ; par
exemple à 20 ans (abscisse) le chêne mesure 5 mètres (ordonnée).
On fait cela pour chaque coordonnée.
Construction du graphique de la hauteur du chêne en fonction de son âge.
On a écrit tout ce qu’il convenait d’écrire pour les échelles de mesures aux endroits indiqués, on
reporte les points de coordonnées.
On relie les points, on obtient ainsi une courbe.
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En 20 ans (de sa naissance à ses 20 ans) la taille du chêne est multipliée par 100 (0,05 m x
100 = 5 m) ; puis 20 ans passent (il a 40 ans) et sa taille est multipliée par 2,4 (5 m x 2,4 =
12 m) ; on constate qu’il a une croissance très importante de sa taille ses 20 premières années,
puis sa croissance ralentit ensuite : quand on passe d’une taille multipliée par 100 à une taille
multipliée par 2,4, c’est un très fort ralentissement.
Cela est confirmé par une taille qui n’augmente que de 1 m en 20 ans entre 140 et 160 ans.
Le chêne a sa première année d’existence : il vient de germer et sa hauteur n’est bien que de 5
cm et le diamètre de son tronc (en fait on parle plutôt ici de tige) est bien de 5 mm.
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Construction du graphique du diamètre du tronc du chêne en fonction de son âge.
Ses 20 premières années, le diamètre de son tronc est multiplié par 10 (0,5cm x 10 = 5cm).
Les 20 années suivantes il est multiplié par 2 (5cm x 2 = 10 cm).
Le ralentissement de la croissance est moins important pour le diamètre du tronc que pour la
taille.
D’ailleurs, les 20 dernières années (de 140 à 160 ans) le diamètre augmente de 10cm (alors
qu’on a vu que la taille n’augmentait que de 1cm !)
Section du tronc d’un chêne abattu, cernes visibles.
Chez le haricot il n’y a pas des cernes car il ne vit qu’une saison.