La classification du vivant à l’école élémentaire La classification phylogénétique Présentation de l’animation Un apport théorique Des mises en situation Des apports pour la classe 1

Qu ’en disent les programmes ? BO N°3 19 juin 2008 L’unité et la diversité du vivant Présentation de la biodiversité : recherche de différences entre espèces vivantes. Présentation de l’unité du vivant : recherche de points communs entre espèces vivantes. Présentation de la classification du vivant : interprétation de ressemblances et différences en termes de parenté. Dans les programmes, la classification du vivant est abordée dans la partie Unite et diversité du vivant, déclinée en 3 points..

SQu’est-ce que la phylogénie? Si on se base sur l’origine du mot, on apprend que cela vient du grec. On touche donc à l’origine de l’espèce. Elle repose sur la question…. Lecture de la définition Evolution: notion importante

Un peu d’histoire … Renaissance : L’homme au sommet de l ’échelle A partir de la Renaissance, les hommes essayent de comprendre est organisée la nature. Ils comparent les êtres vivants sur ce qu’ils ont et ce qu’ils n’ont pas, pour dégager des ressemblances. Au XVIIIème, Carl von Linné (1707 – 1778) réalise une classification au sommet de laquelle, on trouve l’homme.Pour Linné, les espèces ont été créées par Dieu : vision fixiste. Leibnitz (1646 – 1716) et Charles Bonnet (1720 – 1793) utilisent une échelle des êtres : 4

Une représentation « classique » Un peu d’histoire … Une représentation « classique » mais obsolète Darwin (1809 – 1882) Darwin (1809 – 1882) reprend ces idées et essaye d’expliquer le « comment » de cette transformation : théorie de l’évolution. 1859 : « De l ’origine des espèces » Le concept de descendance avec transformation des caractères et sélection Début du XIXème, Darwin explique la vie et son origine, c’est la théorie de l’évolution. Selon lui, tous les êtres vivants du passé, présent et futur sont le fruit d’une longue série de transformations biologiques à partir d’ancêtres. Cette série de transformation constitue l’évolution du vivant. Il s’oppose alors aux idées religieuses fondées sur la création de la Terre et des êtres vivants par une puissance divine. 5

Un peu d’histoire … Jusqu’au milieu du XXème, on a mélangé : la généalogie : « qui descend de qui ? » et la phylogénie « qui est plus proche de qui ? » 1950 : La méthode cladistique de Henning (1913 – 1976), « La systématique philogénétique » Michèle

Une représentation actualisée plus conforme aux connaissances contemporaines StéphanieAvec cette nouvelle classification, on arrive à une nouvelle représentation (arbre). Qui prend en compte la notion d’ancêtre commun sur la base d’un caractère partagé. L’arc en pointillé représente les espèces actuelles. F, les espèces fossiles. Si on considère l’homme et le chien, on peut dir qu’ils appartiennent au même clade puisqu’ils ont un ancêtre commun, donc partagent un caractère commun avec cet ancêtre. F = Néanderthal Clade : groupe qui rassemble des êtres vivants et leur ancêtre commun sur la base d ’un caractère dérivé partagé 7

La classification phylogénétique Un système de classification des êtres vivants qui prend en compte des degrés de parenté entre les espèces qui permet de comprendre leur histoire évolutive (ou phylogénie). C’est bien cette classification qu’on doit enseigner. Elle a remplacé la classification traditionnelle 8

La classification phylogénétique Classification scientifique : les êtres vivants sont classés sur la base d’attributs (= caractère communs). Les caractères pris en compte peuvent être d’ordre: anatomique génétique moléculaire. Pour classer les êtres vivants, on va désormais prendre en compte les attributs ou caractères qu’ils possèdent. Lecture des caractères Les caractères pris en compte peuvent être d’ordre anatomique, génétique ou moléculaire. On ne classe plus sur la base de caractère absent. En conséquence, dans la classification phylogénétique, certains groupes sont maintenus (ex : les vertébrés, les mammifères, les oiseaux) alors que d’autres ont disparu (ex : les invertébrés, les poissons, les reptiles). Pour constituer un groupe (clade) seuls sont pris en compte les caractères présents. Pour constituer un groupe (clade), seuls sont pris en compte les caractères présents uniquement chez les espèces regroupées (ex : posséder une colonne vertébrale pour les vertébrés) et absents à l’extérieur du groupe formé.

Classification classique Classification phylogénétique La classification traditionnelle recherche pas la parenté et ne tient pas compte de l'évolution des espèces. Selon cette classification, on peut être amené à penser qu'un poisson sera toujours plus proche d'un autre poisson. Cela n'est en fait pas toujours vrai. Le critère retenu est la présence de nageoires. Alors pourquoi un cœlacanthe est-il plus proche d'un humain ou d'une truite dans la nouvelle classification? C’est parce que les humains partagent avec certaines espèces de poissons, comme les Cœlacanthes, un caractère commun : le membre charnu et non rayonné. C’est un caractère qui a évolué pour se transformer. La nageoire des poissons qui s'est transformée en membre cahrnu qui est jusqu’à se transformer en membres marcheurs chez les tétrapodes, comme les humains. 2 1 10

La classification moderne simplifiée Attention situation pour adultes 11

La classification moderne simplifiée

Qu’est ce que classer ? Trier - Ranger - Classer Trier : discriminer des objets en fonction d’un critère binaire. (qui a / qui n’a pas) : Ranger : opération qui consiste à organiser ou à sérier des objets selon un ordre croissant ou décroissant à l’aide d’un critère continu. (du plus petit au plus grand …) Il est important qu’il n’y ait pas de confusion sur ce lexique. Classer : établir des regroupements sur la base d’attributs communs. Établir une hiérarchie dans la distribution des attributs et créer des groupes emboîtés. 13

Proposer des critères pour trier, ranger et classer ces animaux Un exercice qui peut être proposé en classe

Découvrir la méthodologie : Classer les « Shadoks » Remarques : Les shadoks sont bien évidemment des êtres imaginaires, nés sous la plume de Jean Rouxel et la voix de Claude Piéplu. Mais, l’intérêt d’un tel exercice est d’utiliser les principes de la classification moderne, sans a priori au départ sur ce que sont les espèces. Si on vous demande de classer un cheval, un chien et un renard, plus ou moins consciemment, vous aurez en tête que renard et chien sont apparentés. Avec les espèces de shadoks présentées ici, de tels a priori sont inexistants. S’éloigner du réel revient à s’affranchir des présupposés et à appliquer sereinement et clairement les principes de la classification moderne. CET EXERCICE EST CONÇU COMME UN APPRENTISSAGE POUR LE MAITRE !!! NOUS NE PENSONS PAS QU’IL SOIT REELLEMENT JUDICIEUX DE LE MENER AVEC DES ELEVES ... CET EXERCICE EST CONÇU COMME UN APPRENTISSAGE POUR LE MAITRE !!! NOUS NE PENSONS PAS QU’IL SOIT REELLEMENT JUDICIEUX DE LE MENER AVEC DES ELEVES ... 16

Travaux pratiques pour construire la méthodologie de la classification Lister les attributs à l’oral avant de donner le tableau Présentation de l’échantillon 5 espèces ont été choisies : shadok des bois, shadok basset, shadok commun, shadokro et Archéoshadok (seule espèce fossile de shadok connue) 5 caractères facilement observables sur les documents peuvent être trouvés : 1. Bec large 2. Longues pattes 3. 4 doigts par patte 4. Longues dents 5. Touffe de poils Principe de Parcimonie: « On ne cherche pas à garder beaucoup de caractères mais à trouver les meilleurs pour classer. » ex: poil, mamelle, oreilles, redondants pour les mammifères. Travailler sur les attributs qui ont un sens du point de vue de l’évolution et c’est le travail des scientifiques 17

Comment classe-t-on? Shadok des bois Shadok basset Shadok commun Shadokokro Archéoshadok 1 – Bec large oui 2 - Longues pattes 3 - 4 doigts par pattes 4 - Longues dents 5 - Touffes de poils Michèle Que nous apprend chaque caractère ? Les caractères 1 « bec large » et 5 « touffe de poils » permettent de regrouper Shadok basset, Shadok commun, Shadokro et Archéoshadok en un même ensemble : le groupe A. Les caractères 2 « longues pattes » et 3 « 4 doigts par patte » permettent de regrouper Shadok commun, Shadokro et Archéoshadok en un sous-ensemble de l’ensemble défini par les caractères 1 et 5 : le groupe B. Le caractère 4 « longues dents » permet de regrouper Shadokro et Archéoshadok en un sous-ensemble de l’ensemble défini par les caractères 2 et 3: le groupe C. 18

Comment classe-t-on? 19

Shadokokro Archéoshadok Comment classe-t-on? Ceux qui ont un bec large et une touffe de poils Ceux qui ont des longues pattes et 4 doigts par patte Ceux qui ont des longues dents Shadok basset Shadok commun Shadokokro Archéoshadok A u cycle 2, on fait des groupes qui s’emboîtent et on les nomme. 20

Shadokokro Archéoshadok Comment classe-t-on? Ceux qui ont un bec large et une touffe de poils Ceux qui ont des longues pattes et 4 doigts par patte Ceux qui ont des longues dents Shadok basset Shadok commun Shadokokro Archéoshadok Ancêtre commun qui avait des longues dents Au cycle 3, on fait des groupes qui s’emboîtent et on les nomme. On complète par l’arbre des relations de parenté qui permet une première approche de l’idée d’évolution grâce à des arguments visibles par les élèves. L’apparition des caractères correspond à l’existence d’un ancêtre commun. Ce mode de représentation a pour intérêt de reconstituer le cours historique de l’évolution de ces organismes. Que nous apprend cet arbre? Groupe A : Shadok basset, Shadok commun, Shadokro et Archéoshadok partagent un ancêtre ayant les caractères (bec large) et (touffe de poils). Groupe B : Shadok commun, Shadokro et Archéoshadok partagent un ancêtre commun ayant le caractère (longues pattes) et le Caractère « 4 doigts par patte ». Groupe C : Shadokro et Archéoshadok partagent un ancêtre commun ayant le caractère (longues dents). Faisons une classification, c'est-à-dire donnons un nom à chacun des groupes identifiés : Le groupe A correspond aux Hirsutoshadoks Le groupe B correspond aux Shadocentaires. Le groupe C correspond aux Shadornivores. Ancêtre commun qui avait des longues pattes et 4 doigts par patte Ancêtre commun qui avait un bec large et une touffe de poils 21

Shadokokro Archéoshadok Comment classe-t-on? Les hirsutoshadoks Les shadocentaires Shadok des bois Les shadornivores Shadok basset Shadok commun Shadokokro Archéoshadok Ancêtre commun qui avait des longues pattes et 4 doigts par patte On pourrait rajouter un groupe D incluant les Schadoksd des bois et toutes les autres espèces correspondant aux Schadoks qui ont pour attributs communs : Un corps circulaires porté par des longues pattes filiformes Le shadok des bois étant un fossile, en fait, on n’a que son empreinte, c’est pour cela que l’on ne voit pas son corps circulaire. Ancêtre commun qui avait un bec large et une touffe de poils Ancêtre commun qui a un corps circulaire porté par 2 pattes filiformes 22

Méthodologie pour classer 1. Faire une liste des attributs observés et constater que certains sont partagés . 2. Faire émerger l’ensemble le plus inclusif (basé sur l’attribut le plus général, partagé par toutes les espèces) 3. Faire émerger les ensembles emboîtés (jusqu’à « épuisement » des attributs) Apprendre des mots nouveaux (attributs mais surtout le nom des ensembles dans la classification simplifiée) 4. Transposer les ensembles emboîtés en arbres qui fait apparaître la notion d’ancêtre commun. Au cycle 3, les élèves devront retenir que: Les espèces d’un même groupe (clade) ont des attributs (caractères) communs qui leur ont été transmis par un ancêtre commun. 23

Un exercice pour mieux comprendre Exercice proposé Classez les animaux de la collection suivante : Lièvre brun  ; Criquet  ; Saint-Pierre ; Sarcelle d’été puis représentez-la sous une forme schématique (ensembles emboités ou arbre) Méthode de résolution Observer et décrire les espèces d’une collection, b) Lister les attributs observés, puis compléter le tableau récapitulatif c) Constater que certains caractères sont partagés, puis faire émerger l’ensemble le plus inclusif. Important d ’observer pour décrire les attributs. L ’enseignant devra rapidement imposer une liste d ’attributs pertinents pour classer. 24

d) Transposer les ensembles emboités en arbre Yeux, bouche Squelette externe Squelette intérieur Nageoires à rayons 4 membres 6 pattes, antennes Plumes Poils, mamelles d) Transposer les ensembles emboités en arbre Poils, mamelles 4 membres Squelette intérieur Plumes Yeux, bouche Nageoires à rayons Squelette externe, 6 pattes, antennes 25

Exercice 2 : Classer les animaux du jardin

mésange moineau taupe Escargot limace Sauterelle papillon Yeux, bouche 4 membres Antennes, 3 paires de pattes mésange moineau Sauterelle papillon plumes poils taupe Escargot limace Pied porteur, tentacules

Pied porteur, tentacules Yeux, bouche Taupe Mésange Moineau Escargot Limace Sauterelle Papillon poils plumes Antennes, 3 paires de pattes Pied porteur, tentacules 4 membres Une fois les ensembles faits, pour que ce soit plus facile pour les élèves de passer à l’arbre, retracer les ensembles de telle façon que les noms des êtres vivants à classer soient la même ligne.

Taupe Mésange Moineau Escargot Limace Sauterelle Papillon Ils ont un ancêtre commun qui a 4 membres Ils ont un ancêtre commun qui a des yeux et une bouche

2. « Résumé type » du cahier élève Les différentes espèces d’êtres vivants peuvent être classées dans un même groupe à partir des attributs (ou caractères) qu’ils présentent en commun (exemple : les Insectes possèdent tous un squelette externe, six pattes et deux antennes). Si un ensemble d’êtres vivants partage des caractères, c’est qu’ils en ont hérité d’un ancêtre qui leur est commun (ex : l’écureuil roux et le renard possèdent des poils et des mamelles qui leur ont été transmis par un ancêtre commun). Plus des espèces partagent de caractères, plus elles sont proches : les scientifiques établissent ainsi la classification du vivant. la taupe et le moineau quatre membres Comme lors de toute séance, on termine par une trace écrite. Voici celle proposée par le ministère. 31

On distinguera trois niveaux d’apprentissages : cycle 1 : observer et décrire ce que l’on observe cycle 2 : mettre en ordre le monde vivant (trier, ranger, classer) cycle 3 : approcher la classification scientifique Trame d’un module d’apprentissage : Trier, ranger, classer Observer, décrire des caractères pertinents (recherches puis validation) Classer les animaux selon ces critères (tableau, ensembles …) Caractériser et nommer ces ensembles Etablir les liens de parenté (qui est le plus proche parent de qui ? - arbre)

Bibliographie sur la classification phylogénétique : Comprendre et enseigner la classification du du vivant, Belin – Bonnet ML, Cariuo F, Duco A, Guillot G, Lebas C, Lecointre… 2005 Ouvrage fondamental, exemples de séquences testées, fiches photocopiables. Classer les animaux au quotidien cycles 2 et 3, Scéren – Chanet B, Lusignan F 2007 Outil très précieux, séquences clés en main, fiches photocopiables et CDRom Sites : www.perigord.tm.fr http://www.inrp.fr/lamap/ Philoboîte http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/Phyloboite/Html/