Classer les êtres vivants 12/2004 Classer les êtres vivants 12/2004 pierre.ducamp@libertysurf.fr pierre.ducamp@libertysurf.fr

La classification au collège Nouveaux programmes . BO Hors série n°5 du 9 septembre 2004 Partie diversité, parentés et unité des êtres vivants Deux des compétences demandées : - Déterminer un être vivant à partir d’une clé dichotomique - Replacer un être vivant dans la classification actuelle

Ce diaporama a pour but d’amorcer une réflexion sur le sens des classifications du vivant

Classer, c’est : choisir des objets, 12/2004 Classer, c’est : choisir des objets, les trier, ou les regrouper par catégories, trouver des relations entre les catégories. pierre.ducamp@libertysurf.fr

Le désir de classer le monde vivant naît de l’observation de sa grande diversité

Que classe-t-on ? Des espèces Mais qu’est ce qu’une espèce ?

Exemple 1 Même espèce ?

Exemple 2 Même espèce ?

Exemple 3 Même espèce ?

Le critère d’appartenance à la même espèce Ne peut être fondé sur la ressemblance, On utilise le critère de descendance : sont de la même espèce, les individus interféconds pouvant donner une descendance fertile 

Ce critère fut long à mettre en place Jusqu’au XVIIème siècle, la croyance en des métamorphoses d’une espèce en une autre, perdurait L’arbre à Anatifes fabriquant des canards Aldrovandi, botaniste à l’Université de Bologne 1618

Chaque espèce est nommée par 2 termes Le nom du genre , suivi du nom d’espèce Exemple : Canis familiaris pour le chien Cette double dénomination a été fondée par Linné (XVIIème siècle)

Toute entreprise de classement nécessite au préalable une collecte des échantillons sur le terrain

Et, en vue de leur étude leur conservation (herbier, collections, musées)

Pourquoi classer les êtres vivants? par intérêt utilitaire Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc..

Classer pour reconnaître Une méthode : la clé de détermination

Principe de construction d’une clé Il procède du tri : on choisit un critère de reconnaissance, on sélectionne les êtres vivants qui le possèdent, on élimine les autres, par l’utilisation de critères successifs, on discrimine l’être vivant que l’on peut nommer

Exemple : l’Orme champêtre

Application : reconnaître l’Orme parmi 4 arbres oui oui oui non Critère 1 : feuille dentée

Critère 2 : feuille lancéolée oui oui non

Critère 3 : base du limbe asymétrique oui non 3 critères suffisent pour identifier l’Orme

Dans une clé : La détermination s’effectue par une série finie d’alternatives Pour chaque être vivant, un seul chemin possible

La clé avec les 4 arbres

Ce principe est utilisé sur une collection beaucoup plus grande d’êtres vivants il est adopté par les flores

Le tri préside aux premières classifications Téophraste (3 siècles avant JC) bâtit une classification des plantes sur ce principe, afin de reconnaître les plantes médicinales

Pourquoi classer les êtres vivants? par intérêt utilitaire Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc.. par intérêt scientifique Faire un inventaire du monde vivant

Le recensement actuel de la biodiversité On dénombrait en 2000, 1 747 851 espèces Ce recensement est inachevé. La diversité actuelle est le résultat d’une longue histoire commencée il y 3800 millions d’années

Une biodiversité variable selon les groupes Les insectes et les plantes, groupes les plus explorés, regroupent le plus grand nombre d’espèces Document extrait et modifié de la revue « Pour la science »

Pourquoi classer les êtres vivants? par intérêt utilitaire Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc.. par intérêt scientifique Faire un inventaire du monde vivant Comprendre sa diversité actuelle

Classer pour comprendre La classification révèle une conception du monde vivant Brève histoire des idées

De l’antiquité au XVIIIème siècle La classification reflète l’idée d’une biodiversité structurée

Aristote et « l’échelle de la nature » Tous les êtres vivants ont une âme Ils sont classés selon une complexité croissante Homme Animaux Plantes Idée d’un monde vivant hiérarchisé …qui persistera bien au-delà de l’antiquité

Linné et la recherche d’un « ordre naturel » …….divin Les espèces, définies comme unités de classification sont immuables Fixisme Le vivant présente une harmonie naturelle d’inspiration divine Créationnisme

Son système de classification est censé traduire l’ordre du créateur Selon une logique descendante, Il subdivise le vivant en unités systématiques de plus en plus petites Tout le vivant Règne Embranchement Classe Ordre Famille Genre Espèce Division du vivant

Il utilise surtout le principe du tri En classant les plantes selon les seuls caractères sexuels

Naissance du principe d’emboîtement Bernard de Jussieu, Cuvier définissent l’appartenance à chaque niveau hiérarchique de la classification, par la possession d’un caractère précis Exemple, la classe des mammifères par les mamelles, l’embranchement des vertébrés par la vertèbre Ce principe de hiérarchisation des caractères permet d’opérer des emboîtements

Le principe d’emboîtement est à la base du classement actuel des êtres vivants

Premier niveau d’emboîtement, le genre

Dans un 2ème emboîtement, le genre dans une famille… et ainsi de suite

Exemple : Homo sapiens Les « boites » contenant l’homme et les emboîtements successifs

La vision du vivant évolue à partir du XVIIIème siècle

Cuvier : les roches peuvent contenir des restes d’animaux disparus Geoffroy St Hilaire : certains êtres vivants présentent un plan d ’organisation commun Idée de parenté Cuvier : les roches peuvent contenir des restes d’animaux disparus Les espèces ne sont pas immuables

Lamarck et la rupture avec le fixisme Les espèces se transforment sous la contrainte du milieu. Idée d’évolution… selon un processus contesté, la transmission des caractères acquis !

La dimension historique fait son entrée dans la classification

Darwin précurseur de la classification actuelle Il constate : - qu’il existe une variation au sein des espèces - qu’il naît plus d’individus que la planète peut en nourrir La nature opère un tri (sélection naturelle) Les plus « adaptés » se reproduisent et la reproduction crée de nouvelles variations Le triple processus, variation, sélection, reproduction, est responsable d’une transformation des espèces

D’où l’idée maîtresse de Darwin Relier l’idée de parenté et d’évolution pour aboutir à celle d’une filiation entre les êtres vivants. Les ressemblances entre espèces traduisent l’héritage d’un ancêtre commun, les différences traduisent les modifications évolutives au cours du temps C’est le concept de descendance avec modification énoncé par Darwin

Et après Darwin ? Les faits en faveur de l’évolution s’accumulent La découverte des gènes, de leur variabilité, de leur mode de transmission, apporte des éclairages nouveaux sur les processus responsables de l’évolution La datation des fossiles donne un cadre chronologique à l’histoire évolutive

La conception moderne de la classification Elle traduit des filiations et l’évolution des êtres vivants On parle de classification phylogénétique

Comment bâtir une classification qui reflète les liens de parenté ? Pour regrouper, on utilise les caractères partagés qui traduisent une parenté Toute la difficulté est de choisir les caractères pertinents

Classons les 5 animaux suivants Images issues du logiciel « phylogène » Pigeon, thon, criquet, chauve souris, chat

Comment les regrouper ? Une idée, utiliser les organes locomoteurs Animaux à ailes (ou pattes + ailes) Pigeon Chauve souris Criquet Animaux à nageoires Thon Animaux à pattes Chat

Judicieux ? Examinons les organes locomoteurs

Structure des organes locomoteurs Pig. Images phylogène chat Ch S thon intrus Même structure cr

Regrouper, oui si… les caractères traduisent une parenté. On dit que ce sont des caractères homologues Non, s’ils traduisent des ressemblances sans rapport de parenté ou analogies (comme l’aile, la forme du corps)

Les emboîtements successifs Membre osseux Chat Chauve-souris pigeon Nageoire osseuse Thon Ailes membraneuses Criquet 1er emboîtement utilisant la parenté des appareils locomoteurs

Les emboîtements successifs Squelette interne osseux Squelette externe Membre osseux Chat Chauve-souris pigeon Nageoire osseuse Thon Ailes membraneuses Criquet 2eme emboîtement d’ordre supérieur utilisant le caractère du squelette

Les emboîtements successifs Squelette interne osseux Squelette externe Membre osseux Chat Chauve-souris pigeon Nageoire osseuse Thon Ailes membraneuses Criquet poils 3eme emboîtement d’ordre inférieur utilisant les productions de la peau

Une logique de classification ascendante Contrairement aux premiers classificateurs, on opère des regroupements de plus en plus grands Tout le vivant Unité croissante Emboîtements successifs diversité Divisions du vivant

Les activités de classement avec les élèves Le « jeu » consiste à placer les animaux qui partagent les mêmes caractères dans les mêmes boîtes, puis de faire des emboîtements On regroupe selon des critères positifs. Le tri est désormais banni La méthode de classement devient identique à celle des scientifiques

On peut matérialiser les liens de filiation entre les groupes En « connectant  » les groupes par des liens de filiation avec leurs ancêtres On fabrique ainsi un arbre de filiation

De la classification à l’arbre de filiation Criquet Chauve-souris Chat Pigeon Thon Ancêtre mammifère A l’extrémité des branches, les « descendants » d’un même ancêtre hypothétique situé au noeud

De la classification à l’arbre de filiation Criquet Chauve-souris Chat Pigeon Thon Ancêtre mammifère Ancêtre avec membre osseux

De la classification à l’arbre de filiation Criquet Chauve-souris Chat Pigeon Thon Ancêtre mammifère Ancêtre avec membre osseux Ancêtre vertébré

De la classification à l’arbre de filiation Criquet Chauve-souris Chat Pigeon Thon Ancêtre mammifère Ancêtre avec membre osseux Ancêtre vertébré Ancêtre animal plus lointain

La classification actuelle nécessite des remises en cause Son but étant de regrouper tous les descendants d’un même ancêtre, certains regroupements « traditionnels » n’ont plus de sens

La classification actuelle des vertébrés Images tirées de « la classification phylogénétique du vivant » de Lecointre / Le Guyader Tous issus d’un même ancêtre

Le groupe des poissons n’a aucun sens sauf ….. …si on y inclut l’intégralité des vertébrés, l ’ancêtre de tous les poissons étant aussi l’ancêtre de tous les vertébrés

Si on conserve le groupe des reptiles…. …Il faut lui inclure les oiseaux !

Il faut reconsidérer des anciens regroupements Les poissons , les reptiles n’ont aucune signification d’un point de vue des parentés, donc d’un point de vue évolutif C’est aussi le cas des invertébrés regroupés au seul prétexte qu’ils n’ont pas de vertèbres, …mais qui comprennent une très grande variété de groupes très éloignés les uns des autres

Quelques grands traits de la classification actuelle

Les 3 grands domaines du vivant Bactéries Êtres vivants dont la cellule n’a pas de noyau Eucaryotes Êtres vivants dont les cellules ont un noyau Ancêtre commun 1ère cellule Archées Êtres vivants dont la cellule n’a pas de noyau, mais éloignés des bactéries

Quelques grands groupes d’eucaryotes Les végétaux, les champignons, les animaux, les algues brunes et d’autres désormais éclatés, comme les protozoaires

Les « invertébrés » regroupent des êtres vivants très différents Les arthropodes, animaux à pattes articulées et exosquelette, champions de la diversité Les mollusques, animaux à coquille Différents groupes de vers, avec ou sans anneaux, plats ou ronds, des animaux à 5 axes de symétrie comme les échinodermes, etc.…

L’homme se positionne selon les mêmes méthodes dans la classification Une ancienne vision : l’homme, au sommet de l’évolution

L’homme se positionne selon les mêmes méthodes dans la classification Une des nouvelles conceptions : l’homme partage un même ancêtre avec le chimpanzé

En conclusion, La classification actuelle est une tentative de reconstitution de l’arbre généalogique du vivant

En conclusion, Elle réunit 2 concepts d’apparence contradictoire : la diversité du vivant l’unité du vivant, en traduisant la communauté de son origine, ses liens de filiation, son évolution

En conclusion, Elle y inclue les fossiles Elle ne hiérarchise pas le vivant Elle fait débat et évolue au gré des découvertes et des discussions

Toutefois, elle ne traduit pas toute la biodiversité La biodiversité au sein d’une même espèce est occultée dans les systèmes actuels de classification Pourtant cette variation est connue de tous, comme le montre ce panier de tomates L’outil de mesure pertinent de la biodiversité reste encore à inventer !

Quelques sources bibliographiques Comprendre et enseigner la classification . Lecointre. Ed. Belin . 22 euros . Indispensable pour se familiariser avec les nouveaux concepts. Des pistes pédagogiques pour le primaire, le collège et le lycée Classification phylogénétique du vivant de Lecointre/ Le Guyader. Belin. 36,40 euros. Pour connaître la classification actuelle

Quelques sources bibliographiques Classification et évolution : Le Guyader. Editions Le Pommier. 6 euros. Petit condensé vite lu Numéro spécial de « Pour la science » . L’évolution. Janvier 97. Beaucoup d’infos. Les harmonies de la nature à l’épreuve de la biologie . INRA. P. H. Gouyon. Remarquable Histoire des Sciences de la vie. Nathan. Duris/ Gohau. Très clair De la graine à la plante. Belin. Un article sur Linné notamment Histoire de la Biologie . Mayr. Ed Fayard. 45 euros environ. L’un des fondateurs du concept actuel de l’espèce. Ardu

Sur Internet Dossier du CNRS consacré à l’évolution www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosevol/accueil.html Très complet, vivement conseillé Conférences en ligne de Pierre Henri Gouyon : 3 leçons de 1h 30 chacune à écouter www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/college/archives/index.htm Un régal d’intelligence ! …et 3 conférence de Le Guyader : « l’évolution des espèces » Très intéressant