ThEME 2: parenté entre les êtres vivants actuels et fossiles, phylogénie et évolution Rappels- introduction Le vivant = - Procaryotes (bactéries sans noyau ) - Eucaryotes (animaux + végétaux + champignons qui possèdent un noyau) (mais pas les virus) Nous allons nous intéresser ici à l'espèce (ensemble d'individus partageant des caractères communs, interféconds et engendrant des individus eux-même féconds)

doc p.18-19: Tous les êtres vivants - Sont composés des mêmes atomes (CHO…) et molécules de base (protéines, lipides, glucides…) - Sont composés de cellules (=unité structurale et fonctionnelle du vivant) - Possèdent de l’ADN: support d’une information génétique. Les modalités de l'expression des gènes et le code génétique sont universels (synthèse des protéines) (ADN ARN protéines ) sont les mêmes pour toutes les cellules. Réalisent la division cellulaire (mitose) qui est le mode de réplication, l'ADN est répliqué (1 molécule d'ADN 2 molécules d'ADN). Les modalités de la réplication de l'ADN sont les mêmes pour toutes les cellules.

Donc L’existence de similitudes morpho-anatomiques entre les êtres vivants ainsi que le partage des propriétés, structures, molécules… traduit une origine commune de tous les êtres vivants (liens de parenté) Les différences observées et l’état actuel du monde vivant résulte d’une évolution (Evolution = modification des organismes au cours des générations des êtres vivants) Toutes les espèces actuelles et les espèces fossiles sont donc apparentées (issues d'un même « ancêtre commun » ) (elles sont plus ou moins apparentées selon leur degré d’évolution). Nous allons nous intéresser aux liens de parenté chez les Vertébrés … et établir des phylogénies (représentant les relations de parenté entre les êtres vivants)

CHAP I. Recherche de parenté chez les Vertébrés … sur quels critères ou arguments peut on établir des lien de parenté chez les vertébrés? I.1 les caractères homologues, dérivés et ancestraux Etude d’un caractère homologue: le membre antérieur des vertébrés ACT1 sur la logiciel « phylogène » => Q1) à Q12) Organes analogues: membres antérieurs vértébrés et tentacules, ailes oiseaux et ailes papillon… Organes homologues: membres antérieur des vertèbres

B) Etude d’un ensemble de caractères homologues pour établir et affiner une phylogénie ACT2 sur la logiciel « phylogène » => Q1) à Q3)

I.2 molécules homologues et phylogénie (comment utiliser des données moléculaires pour établir des liens de parenté) Des protéines homologues sont des protéines dont les séquences d’acides aminés sont similaires (leurs configurations spatiales aussi) et donc que les gènes (gènes homologues) qui les codent ont également dans des séquences de nucléotides similaires et finalement une origine commune. Les fonctions de ces protéines peuvent être plus ou moins proches selon leur degrés de divergence évolutive.

Bilan: La comparaison des séquences des molécules homologues (gène ou protéines) permet d’établir ou d’affiner des phylogénies (liens de parenté) mais aussi d’établir des distances évolutives (géniques) entre les espèces. Attention: utiliser de préférence les comparaison à l’échelle du gène (à cause de la redondance du code génétique). Multiplier les comparaisons moléculaires pour plus de précisions dans les phylogénies. On peut parfois établir des liens de parenté moléculaire insoupçonnés (fonctions très différentes mais séquences très proches)

Appliquer le principe de parcimonie: Le principe d’économie d’hypothèses (utilisé dans toutes les sciences) va conduire à retenir les phylogénies qui « utilisent » le moins de transformations (ou innovations génétiques) . Exemple: l’arbre b, parce qu’il ne « coûte » globalement que 7 hypothèses de transformations, tandis que les deux autres arbres possibles sont moins parcimonieux (8 hypothèses pour c et 9 hypothèses pour d)

Dans ce type de sujet: toujours passer par une matrice (tableau) de distances (génétiques ou protéiques)

de la protéine myoglobine pour différentes espèces homme manchot chimpanzé tortue kangourou x Et toujours le titre…. Tableau de comparaison des séquences partielles de la protéine myoglobine pour différentes espèces Toujours préciser votre raisonnement: la comparaison de ces molécules homologues de myoglobines pour différentes espèces permet de préciser des liens de parenté entre les espèces (distances évolutives) car les similitudes ou homologies observées indiquent que les espèces sont plus proches du point de vue évolutif (et les différences indiquent la divergence (écart) évolutive… )

Vous pouvez donc justifier en utilisant les données chiffrées de votre tableau soit par un texte, soit par une phylogénie sous forme d’un arbre et conclure sur l’intérêt d’utiliser les outils moléculaires en phylogénie par exemple.

Notion d’horloge moléculaire : (sur polycopié) Théorie selon laquelle une séquence génétique évolue (accumulation des mutations) à une vitesse à peu près constante au cours du temps, ce qui a pour conséquence que la distance séparant deux séquences devrait permettre de dater l'époque de divergence des êtres vivants auxquels elles appartiennent. C'est pourquoi le nombre de mutations accumulées au cours du temps dans la séquence d'un gène peut servir d'horloge moléculaire pour évaluer la plus ou moins grande ancienneté de la divergence d'un arbre phylogénétique.

Horloge moléculaire: Il existe une relation linéaire entre la proportion d'acides aminés substitués (mutations) et l'âge de l'ancêtre commun espèce / Homme. Tout se passe comme si les deux lignées avaient accumulé des mutations régulièrement au cours du temps et indépendamment l'une de l'autre. On disposait donc d'une horloge ayant enregistré le temps écoulé depuis la séparation de l'ancêtre commun.

I.3 Embryologie et phylogénie Q1 p.24: ou comment affiner l’arbre phylogénétiques Du doc 10a avec les données embryologiques Il suffit de rechercher le degrés de parenté entre ces espèces en travaillant sur l’absence ou la présence de caractères embryonnaires Caractère primitif= 0 ou absent caractère dérivé= 1 ou présent Annexes embryonaires (déf) espèces Cavité amniotique: Amnios: Placenta: Données fossiles (le plus ancien fossile connu) Homme Grenouille reptile oiseau C.Souris sardine Titre:

Commentaires: les comparaisons à l’échelle A partir de ces données embryologiques, affiner l’arbre proposé et répondre à la question 2 p.24 Commentaires: les comparaisons à l’échelle Des embryons permettent (avec d’autres outils) de retracer des phylogénies (parfois insoupçonnées)

NB: certains scientifiques sont tellement sûrs d’eux…

I.4 place des fossiles dans les arbres phylogéniques Q1 et Q2 p.28 avec doc polycopié Axe temps M.A -500

Les caractères homologues (anatomiques, morphologiques, embryonnaires Bilan Chapitre: Il est possible d’établir des phylogénies entre les espèces en travaillant sur: Les caractères homologues (anatomiques, morphologiques, embryonnaires et moléculaires). Il faut tenir compte des états primitifs ou dérivés qui ont une valeur évolutive.

A noter: - Un caractère dérivé résulte d’une innovation génétique, mais cette notion est relative (nageoire du poisson  patte avec doigts  nageoire mammifère) -Dans un groupe d’espèces: une espèce est plus proche d’une autre espèce si elle partage avec elle un ancêtre commun exclusif. -Les ancêtres communs sont toujours hypothétiques et aux nœuds de l’arbre. Un ancêtre commun se définit par l’ensemble des caractères dérivés des espèces qui lui sont antérieures

Un groupe monophylétique se définit par l’ensemble: ancêtre commun + espèces qui partagent une innovation évolutive - L’arbre s’établit selon le principe de parcimonie Exercices de type BAC à préparer…