https://nda.revues.org/621

Une expérience de teinture végétale de la laine

Marie-France Guyot et Patrick Boos

p. 59-60

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Texte intégral

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« Les Gaulois ont des vêtements étonnants, des tuniques teintes de divers couleurs et brodées […] des sayons rayés […] divisés en carreaux serrés et de divers couleurs. » (Diodore, Bibliothèque historique, V, 30)

• 1  Table ronde d’archéobotanique tenue à Compiègne du 28 au 30 juin 2006.
• 2  Esse est une commune située dans le département de la Charente.

1Pour ne pas cantonner les participants de la table ronde d’archéobotanique1 au champ théorique et à la présentation de résultats scientifiques, les organisateurs ont fait appel aux Gaulois d’Esse 2. Les membres de cette association maîtrisent des techniques révolues des teintures végétales. Les couleurs testées en direct sur des mèches de laine brute au cours de cette journée ont été obtenues par des fleurs, feuilles, écorces et baies, qui poussent dans leur région et sont reconnues pour leurs propriétés tinctoriales.

Fig. 1

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Photos de Stéphane Gaudefroy, les Gaulois d’Esse, V. Matterne

2Depuis juillet 2000, Les Gaulois d’Esse rassemblent une cinquantaine d’enfants, femmes et hommes. Rebaptisés de noms gaulois, ils ont constitué une « troupe de reconstitution » spécialisée dans l’univers des Lémovices, peuple gaulois du Limousin, et des activités de ses paysans, de ses artisans ou de ses guerriers au I^er siècle avant J.-C., à l’aube de la guerre des Gaules. Leurs animations s’appuient sur la documentation archéologique, historique et linguistique disponible et sur un dialogue avec les autres troupes de reconstitution celtiques et romaines.

« Les dignitaires gaulois s’habillent de vêtements teints à la cuve. » (Strabon, Géographie, IV, 4-5)

Fig. 2

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Photos de Stéphane Gaudefroy, les Gaulois d’Esse, V. Matterne

3Les Gaulois d’Esse expérimentent différentes techniques de teinture à chaud, par ébullition, ou à froid, par fermentation et savent obtenir 48 couleurs différentes, toutes à base de plantes. Ils travaillent surtout avec des racines, baies, plantes, écorces, et lichens, utilisés frais, séchés ou en copeaux. L’utilisation des plantes essentiellement indigènes, attestées au second âge du Fer, permet un large panel de variations de couleur : vert, jaune, brun, gris, orange, violet… foncé ou clair.

4L’expérimentation effectuée lors des journées d’archéobotanique a porté exclusivement sur la teinture à chaud. Trois bains furent mis en chauffe : le premier contenait une décoction d’achillée millefeuille, Achillea millefolium, famille des Astéracées, fleurs. Le second, de séneçon jacobée, Senecio jacobaea, tiges et fleurs. Cette plante est citée par Jules César dans ses Commentaires ; il lui donne le nom « d’œil de bœuf ». Le troisième bain était à base de baies de sureau yéble, Sambucus ebulus.

Fig. 3

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Photos de Stéphane Gaudefroy, les Gaulois d’Esse, V. Matterne

5Les décoctions de fleurs ou de feuilles et tiges, ayant macéré quelques jours auparavant, sont montées doucement en température jusqu’à ébullition. On laisse mijoter pendant une heure, puis le bain refroidit, les tiges et les fleurs sont retirées, et la laine bien mouillée au préalable est alors introduite. Le mordançage à l’alun (principal sel utilisé), qui fixe la couleur, se fait en même temps mais il peut avoir été préparé à l’avance. La chauffe reprend ensuite lentement pour atteindre les 95° C maintenus pendant une heure.

6Les baies sont écrasées avec un pilon avant macération, puis une seconde fois pendant la décoction ; pour cela on a soin de les « tordre » dans un linge fin, pour que les petits morceaux de fruits ne s’intègrent pas au bain.

7Les fibres sont laissées dans le bain de teinture jusqu’à refroidissement complet. Les écheveaux sont ensuite abondamment rincés à l’eau claire puis mis à sécher à l’ombre. L’emploi de sel cuivreux modifie la couleur initiale obtenue par décoction. L’apport de sulfate de cuivre, par exemple, transforme un jaune en vert olive dans un bain de séneçon jacobée.

8Jusqu’à présent, la question des récipients n’a pas été résolue pour la teinture à chaud. On sait par expérimentation que lors des cuissons, le jus des bains pénétrait fortement dans les céramiques or, aucune poterie retrouvée en fouille ne présente ce genre de trace. Quant à la teinture à froid, elle se fait dans des cuves d’argile rubéfiée ou de bois.

Fig. 4

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Photos de Stéphane Gaudefroy, les Gaulois d’Esse, V. Matterne

9Fig. 5

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Photos de Stéphane Gaudefroy, les Gaulois d’Esse, V. Matterne

§ Comment la plante se nourrit-elle ?

Comment les végétaux échangent-ils des gaz avec l'air ?

A3 : Observation d'épiderme foliaire / microscope

FT fournies au TP de Bac (ECE) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=1&sm=1

Réalisation des empreintes des surfaces foliaires du végétal étudié avec du vernis ou Prélevement des lambeaux d’épiderme des deux faces de la feuille (face supérieure et face inférieure) (manuel p.99)

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/gaz/stomate.htm

dessin – titre – grossissement - légende :

cellule épidermique, cellule stomatique, ostiole

Observation ou réalisation des coupe de feuille et repérage des chambres sous-stomatiques et des vaisseaux. (manuel p.99)

http://www.svt.ac-versailles.fr/IMG/jpg/production_attendue.jpg

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/anatomie/index.html

dessin – titre – grossissement - légende :

chambre sous-stomatique, cuticule, épiderme

Comment les végétaux échangent-ils des minéraux et de l'eau avec le sol ?

A4 : Observation de coupes de racines / microscope

Observation microscopique de poils absorbants (manuel p.98)

http://thana.tos.free.fr/Site%20sur%20Pc/tpe/images/poils.jpg

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/racine/07-poils.htm

dessin – titre – grossissement – légende :

épiderme, poil absorbant

Observation ou Réalisation de coupe transversales de racine - repérage des vaisseaux . (manuel p.100-101)

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/anatomie/index.html

Racine placée 5 à 30' dans un colorant – microscope

absorption de l'eau et des minéraux par la racine

Comment la sève circule-t-elle dans la plante ?

A5 : Observation de coupes de tiges / microscope

Observation ou Réalisation de coupe transversales de tige - repérage des vaisseaux . (manuel p.100-101)

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/anatomie/index.html

dessin – titre – grossissement – légende :

épiderme, xylème, phloème

Tige d'impatient ou de céléri placée plusieurs jours dans un colorant (rouge de Me) – coupe transversale (manuel doc.1p.100)

circulation ascendante de sève brute (eau + minéraux) / xylème
circulation descendante de sève élaborée (eau + nutriments) / phloème

xylème [bois en grec xulon] Tissu conducteur sclérifié des plantes, qui conduit la sève brute des racines vers les feuilles et qui constitue entre autres le bois des arbres.

phloème [« écorce » en grec ancien φλοιός, phloios; latin liber ]. Tissu végétal conducteur de la sève élaborée, constituant la partie la plus interne de l'écorce chez les arbres.

Les cellules spécialisées dans l'acheminenment des fluides sont, en règle générale, réunies en faisceaux conducteurs. Chaque faisceau conducteur est typiquement constitué de xylème (partie ligneuse) et de phloème (=liber). Le xylème contient les cellules conductrices de sève brute, donc les trachéides et trachées, trandis que le phloème sert au transport de sève élaborée et se compose, pour cette raison, de tubes criblé accompagnés de cellules compagnes, ou bien de cellules criblées. En outre des cellules parenchymateuses peuvent apparaître aussi bien dans le xylème que dans le phloème. Les faisceaux conducteurs sont souvent entourés d'une paroi protectrice. Celle-ci est composée d'une ou plusieurs couches de cellules qui ont une structure différente de celle des cellules du tissus voisin. Il y a plusieurs types de faisceaux conducteurs qui se diffèrencient par la position du xylème et du phloème, ainsi que par l'abscence ou la présence d'un cambium. Tous les grands organes végétaux contiennent des faisceaux conducteurs. Ainsi les tiges sont elles parcourues par plusieurs faisceaux conducteurs dont la structure et la disposition diffère en fonction de l'espèce végétale. (Anatomie végétale de Gerlach & Lieder Ed. Hagemann)

différentes expériences sur l'absorption de l'eau : http://www.svt.edunet.tn/jendouba/tabarka1/cours.htm

Coupes de germe Pdt : http://www.microscopie.ch/articles/solanum_germe/solanum_germe.php

B31/ Processus trophiques angiospermes

Les caractéristiques de la plante sont en rapport avec la vie fixée à l'interface sol/air dans un milieu variable au cours du temps. Elle développe des surfaces d'échanges de grande dimension avec l'atmosphère (échanges de gaz, capture de la lumière) et avec le sol (échange d'eau et d'ions). Des systèmes conducteurs (xylème, pour la sève brute, phloème pour la sève élaborée) permettent les circulations de matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et souterrain.
notions clefs :
coupe anatomique
deux grands types de tissus conducteurs
échanges de gaz, capture de la lumière
échange d'eau et d'ions
systèmes conducteurs
systèmes aérien et souterrain

§ Comment la plante se nourrit-elle ?

§ Comment la plante se nourrit-elle ?

3.1. Une vie plantée pour se nourrir

on limitera notre étude au cas des angiospermes

Échantillons de plantes

A1 : Observation de « mauvaises herbes » / échantillons du jardin

collecte d'échantillons

essai de dessin descriptif au laboratoire

légender avec les mots :

tige : collet, nœud, entre-noeud
racine : pivot, adventive
feuille : limbe, pétiole, nervures
bourgeon : apical, axilaire
fleur

synthèse en commun : Portrait robot d'une plante angiosperme / schéma

http://interstices.info/jcms/c_10928/modeliser-le-vivant-creer-des-plantes-virtuelles-pour-comprendre-simuler-tester?portal=j_97&printView=true

A2 : comparaison de surfaces d'échanges / tableaux

© plantes échanges

Problèmes : Comment l’organisation de la plante lui permet-elle, tout en étant fixée, de

1. puiser dans l’air suffisamment d’éléments nutritifs ?
2. puiser dans le sol suffisamment d’éléments nutritifs ?
3. faire circuler suffisamment d’éléments nutritifs des racines vers les feuilles ?

Les échanges gazeux se font entre l’atmosphère et l’être vivant par des orifices ; à l’intérieur de l’organisme il existe des espaces gazeux ou se font les échanges, cependant les stomates (orifices) sont nombreux chez la plante, les échanges se font ensuite directement entre les espaces gazeux et les cellules ;

ils permettent :

◦ les échanges de la respiration, analogie avec les alvéoles pulmonaires : la surface d’échange est 50 à 80 fois plus importante que chez l’Homme ;

◦ mais surtout l’absorption du CO₂ , un élément nutritif de la plante indispensable à la synthèse de matière organique par la photosynthèse, analogie avec l’intestin : la surface d’échange est 20 à 60 fois plus importante que chez l’Homme.

Chez le mammifère il existe seulement deux types d’orifices (les narines et la bouche chez l’Homme), les échanges se font indirectement entre les alvéoles et les cellules : les gaz sont transportés par le sang.

L’entrée de l’eau et des sels minéraux se fait au niveau de grandes surfaces externes et souterraines chez les végétaux directement au contact de ces ressources, la surface d’échange est 70 à 200 fois plus importante que celle de l’Homme ; internes chez les mammifères qui doivent se déplacer pour les rechercher dans leur environnement.

La plante utilisant une énergie ubiquiste [ubique : partout] n’a pas besoin de se déplacer à sa recherche, elle peut donc être fixée, cependant son flux faible l’oblige à développer un grand nombre de feuilles et une surface d’échange très grande pour absorber le CO₂ nécessaire à la photosynthèse.

Pour se procurer l’eau et les sels minéraux, elle doit développer des surfaces d’échanges qui vont puiser directement ces molécules à la source, c’est à dire dans le sol où ces ressources sont rares, elle développe de longues racines et de grandes surfaces d’échanges.

D’autre part, les racines permettent à la plante de résister à la prise au vent, si elle n’était pas fixée elle ne pourrait pas se maintenir droite.

En utilisant l’énergie solaire, la plante présente des surfaces d’échanges et une forme adaptées à la vie fixée.

EV Micros roches

Comment se déroule la photosynthèse ?

2,1,2 : Photosynthèse

A6 : Bilan partiel de la photosynthèse / équation chimique

D1 \photosynthèse equation partielle.odp

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/03-equation.htm

6CO₂ + 6H₂O + ENERGIE → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

CO₂ + 2H₂O + ENERGIE→ (CH₂O) + H₂O + O₂

A7 : Réaction de Hill / ExAO

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/07-doublereaction.htm#3

Réaction de Hill (version 21/02/2012) : (doc, odt, pdf)

FT_hill.odt

© \TP ExAO Photosynthèse Hill.odt

© \Hill ExAO résultats.odg

phase photochimique puis phase (bio)chimique

composés réduits RH₂

EV : CR ExAO→ IMMRID

Intro /1 :

• Pb→ hyp → CV / accepteur d'é

M&M /3 : schéma du montage :

• bioréacteur + 2 sondes + agitateur
• Vg + seringue + réactif de Hill
• 2 adaptateurs - interface - ordi : DD-clavier-écran

R&I /3 : interprétation des courbes

• partie 1 + lumière => légère augmentation O₂ + baisse CO₂
• partie 2 + accepteur d'é => forte augmentation O₂ + baisse CO₂
• partie 3 sans lumière => baisse O₂

Discussion /3

• retour sur hypothèse : accepteur d'éléctrons indispensable
• équation photosynthese : CO₂ + lumière + accepteur d'éléctrons → ...+ O₂
• réact° Redox, oxydation de l'eau : photolyse

A8 : Bilan final de la photosynthèse / équation chimique

D2 \photosynthèse equation globale.odp

=> lumière + un accepteur d'électrons sont indispensables pour obtenir un dégagement d'O2.

Le rejet d'O2 est donc bien la conséquence d'une oxydoréduction.

En présence de lumière, on a donc

une oxydation de l'eau : 2 H2O = 4 H+ + 4 e- + O2

Le ferricyanure est réduit : 2 Fe3+ + 4 e- = 2 Fe2+

L'O2 vient donc de la molécule d'eau qui s'oxyde en présence de lumière dans les chloroplastes.

Dans les conditions naturelles de la photosynthèse, l'oxydation de l'eau s'accompagne de la réduction d'un intermédiaire

Quels sont les intermédiaires entre phases photochimique et phase de synthèse chimique ?

Des expériences ont montré que des chloroplastes isolés et éclairés fabriquaient une molécule riche en énergie, l’ATP (adénosine triphosphate), à partir d’ADP et de phosphate inorganique (Pi). Découverte en 1929, la molécule d’ATP a été mise en évidence dans toutes les cellules animales, végétales et bactériennes : c’est une molécule universelle. L’ATP est un ribonucléotide formé : – d’adénosine, composée de ribose et d’adénine, – de trois groupements phosphate.

A9 : Modélisation de l'ATP et de l'ADP / Rastop

ATP : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=46

ADP : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=74

® _adp.pdb + _atp.pdb

• Comptez les atomes de la molécule
• recopiez la formule globale
• dessinez la molécule en plan

L'ATP est une molécule instable dont les liaisons entre les deux derniers groupements phosphate sont des liaisons covalentes faibles. La synthèse de l’ATP par phosphorylation de d’ADP, c’est-à-dire création d’une liaison entre deux groupements phosphate, est catalysée par l’enzyme ATP synthase ou synthétase et nécessite de l’énergie. Quand la source d’énergie est la lumière, on parle de photophosphorylation. Dans le contexte de la photosynthèse, la réaction chimique produisant de l’ATP peut s’écrire :

ADP + Pi + ENERGIE → ATP

L’hydrolyse d’une molécule d’ATP, catalysée par l’enzyme ATPase, avec production d’une molécule d’adénosine diphosphate (ADP) et d’une molécule de phosphate inorganique (Pi), produit une grande quantité d’énergie : c’est pourquoi on parle de composé phosphorylé riche en énergie. Cette hydrolyse est une réaction exergonique, c’est-à-dire s’accompagnant d’une perte d’énergie.

ATP + H₂O → ADP + Pi + énergie

VACANCES

A10 : Mécanismes moléculaires de la photosynthèse

© photosynthese meca mol.odg

D3 \TSS photosynthèse meca mol.odp

http://www.academie-en-ligne.fr/Lycee/Ressources.aspx?PREFIXE=AL7SN03&CLASSE=Terminale%20S

Les pigments photosynthétiques sont insérés dans la membrane des thylakoïdes où ils jouent des rôles différents :

L’énergie des photons permet de générer de la chlorophylle a oxydée qui, par cette oxydation, acquiert un fort pouvoir oxydant. Elle peut ainsi oxyder la molécule d’eau.

L’oxydation de la molécule d’eau libère des protons dans le lumen et des électrons qui sont ensuite transportés par une chaîne de transport d’électrons membranaires jusqu’à un accepteur final d’électrons, le composé R réduit en RH₂.

Au transfert des électrons est associée une libération de protons dans le lumen. Or la membrane thylakoïdale est imperméable aux protons. Il en résulte une concentration en protons différente de part et d’autre de cette membrane qui se matérialise par une différence de pH et une différence de charge électrique. Le lumen est plus acide et comporte plus de charges positives que le stroma

L’inégale répartition des protons de part et d’autre de la membrane des thylakoïdes constitue une source d’énergie qui permettra la synthèse d’ATP au niveau de l’ATPsynth(ét)ase (complexe protéique inclus dans la membrane des thylakoïdes).

Au cours de la phase photochimique sont fabriquées :

– de l’ATP, molécule riche en énergie potentielle,

– des molécules de composés réduits RH₂.

Ces molécules font le lien entre les deux phases et vont être utilisées pendant la phase chimique de la photosynthèse.

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/14-ATP.htm

A11 : calculs de rendements energetiques

Par molécule de CO₂ incorporée on a consommation de 3 ATP et de 2 RH.

Or les glucides de base entrant dans les mécanismes énergétiques sont des hexoses.

Pour la formation d’un hexose, il faut donc 6 molécules de CO₂ fixées, avec 6 tours de cycle et la consommation de 18 ATP et 12 RH.

http://www.cours-pharmacie.com/biologie-vegetale/la-photosynthese.html

Petite estimation du rendement énergétique de la photosynthèse :

L’oxydation complète d’une mole d’hexose permet de récupérer 2804kJ. C’est l’énergie potentielle obtenue après 6 tours de cycle.

On considère habituellement qu’il faut 8 moles de photons pour fixer 1 mole de CO2. Or l’énergie contenue dans 1 mole de photons de =680nm : 175kJ. Donc l’énergie extérieure nécessaire à la synthèse d’une mole d’hexose vaut : 8x6x175=8400kJ

Le rendement est le rapport de l’énergie potentielle obtenue par l’énergie entrante

Rdt=2804/8400=33%.

Le chloroplaste récupère, sous forme d’hexose, 33% de l’énergie lumineuse utilisée dans les thylakoïdes

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:os9_ko_CvoYJ:www.ac-nice.fr/svt/prepagreg/IMG/docx/Photosynthese.docx+&cd=6&hl=fr&ct=clnk&gl=fr

Bilan : Energie et photosynthèse

- La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l'énergie lumineuse. Le chloroplaste est l'organite clé de cette fonction. La phase photochimique produit des composés réduits RH₂ et de l'ATP. La phase chimique produit du glucose à partir de CO₂ en utilisant les produits de la phase photochimique.

§ Art & science

Fichli et Weiss die Lauf der Dinge

https://youtu.be/BsRDmyIPg98

Mobiles de Calder

§ rappel de biochimie de 2nde / schématisation globale du métabolisme

Équation bilan de la photosynthèse :

Équation bilan de la respiration :

§ Une image du métabolisme :

© \métabolisme.odg

molécules organiques, minérales, métabolisme, macromolécules, mono/polymères,

glucides, lipides, protides, acides nucléiques

qu'est-ce qu'une plante ?

Introduction : qu'est-ce qu'une plante ?

§ Petit débroussaillage classificateur / systématique

Pour vous qui suis-je ? Pour vous qu'est-ce qu'une plante ?

• Être vivant, écosystème, milieu naturel
• vert, pas forcément, photosynthèse, chloroplaste sève amidon
• fleur pollen, abeille, reproduction fécondation
• racine tige tubercule feuille bulbe pédoncule cuticule ,,,,,
• ex :
  • chêne, peuplier saule pleureur, cocotier, érable sequoia, acacia, cactus, ficus,, bouleau,, baobab
  • ortie, laitue, canabis, maïs, lierre, anémone bananier
  • connifère : pin
  • lichen
  • algues (phytoalalimite)plancton
• médicament, herbe salade
• corail, anémone de mer

petit vocabulaire, de l'utilisation des termes :

classification, systématique, nomenclature, taxonomie, cladistique…

© classification plantes

légender les innovations partagées sur la classification©

Plante , fleur, Angiospermes,

Du grec ancien αγγείο, aggeîon (« vase ») et σπέρμα, sperma (« graine ») soit littéralement (« graine dans un récipient »).

le port des végétaux : http://dnb35.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/veget/veget.htm

herbacé, buissonnant, arborescent

Quelques sites de classification végétale

classif simplifiée : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/html/peda/svt/classifs/terminale/htm/tab_vivant_t.htm#

Tree of life : http://tolweb.org/Life_on_Earth/1

complet mais complexe : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photo-guide_taxinomique_du_monde_végétal#Acc.C3.A8s_par_l.27arbre_phylog.C3.A9n.C3.A9tique_d.C3.A9taill.C3.A9

images Biodidac : http://biodidac.bio.uottawa.ca/thumbnails/catquery.htm?kingdom=Plantae

cours fac : http://www.creaweb.fr/bv/

université Wisconsin : http://botit.botany.wisc.edu/

université Berkeley : http://www.ucmp.berkeley.edu/help/taxaform.html

clef : http://www.affo-nature.org/la-naturatheque/fiches-pratiques/cl%C3%A9s-de-d%C3%A9termination.html

herbier de Jussieu : http://abiris.snv.jussieu.fr/flore/herbier.php

ex d'herbiers en images : http://herbierfrance.free.fr/ ; http://botania.free.fr/

http://bioeco.free.fr/index.htm

dessins : http://biodidac.bio.uottawa.ca/thumbnails/catquery.htm?kingdom=Plantae

http://www.florelaurentienne.com/flore/Groupes/Synopsis.htm

Le Pizzly

« En 2006, un ours blanc portant des tâches brunes est tué par un chasseur américain. Après analyse de son ADN, il s'avère qu'il s'agit d'un hybride entre l'ours polaire et le grizzly. Ce premier cas reste isolé jusqu'à ce que soit confirmé, au printemps 2012, qu'un nouvel ours bicolore venait d'être tué. Fourrure blanche et pattes brunes, l'animal est cette fois une chimère de seconde génération, né d'un grizzly mâle et d'une femme hybride »

D’après cet extrait du journal “le Monde” datant du 17 décembre 2010, on apprend l'apparition d’une nouvelle espèce : le Pizzly (aussi appelée le Grolar).

En effet, cette hybridation diffère des autres car le Pizzly est un hybride fertile. L’apparition du cas du Pizzly, issue de deux espèces distinctes remet en cause la définition de la notion d’espèce. Ainsi : Comment peut-on expliquer l'apparition du Pizzly, hybride fertile, en sachant que l'ours polaire et l'ours brun sont des espèces d'ours différentes ?

Nous étudierons en premier temps la comparaison des “parents” du Pizzly, montrant la distinction entre ces deux espèces, puis nous verrons que le réchauffement climatique, ainsi que le peu de différences génétiques sont les principales causes de l’apparition de cet hybride fertile.

Développement :

            Partie 1 : Ursus arctos et Ursus maritimus : deux espèces distinctes

Le Pizzly est le fruit de la rencontre entre un(e) ours brun et un(e) ours polaire.

L’ours brun est une espèce à part entière nommée Ursus arctos qui vit principalement en Amérique du Nord (Etats-Unis, Canada).

L’ours polaire, Ursus maritimus, vit quant à lui dans les régions arctiques (Groenland, nord de la Sibérie et du Canada).

	Ursus arctos Grizzly ou ours brun	Pizzly	Ursus maritimus Ours blanc ou ours polaire
Carte de répartition géographique
Photo

En plus de la localisation géographique différente entre les deux espèces, celles-ci présentent aussi des caractéristiques singulières.

En effet, comme nous pouvons le voir dans le tableau ci-contre même si ces deux espèces semblent être proches elles n’en restent pas moins différentes.

Tout d’abord, au niveau morphologique, on remarque que leur pelage a une teinte différente, l’ours polaire possède des doigts palmés et ce dernier est plus grand que l’ours brun.

Les régimes alimentaires sont complètements distincts : L’ours polaire est carnivore contrairement à l’ours brun qui lui, est omnivore.

Toutes ces informations prouvent l’existence de deux espèces différentes que sont l’ours polaire et l’ours brun.

Enfin, on constate également que les deux espèces ont des milieux de vie spécifiques : l’Ursus arctos vit en forêts, zones côtières et montagnes alors que l’Ursus maritimus habite principalement sur la Banquise.

D’après les informations scientifiques, il s’avère que le Pizzly ait pour environnement la frontière entre les deux milieux de vie de ses parents (C’est à dire au Nord-est du Canada).

La question qui se pose donc est: comment la rencontre entre ces deux espèces (Ursus arctos et maritimus) a-t-elle pu se faire ?

La réponse est aussi alarmante, du point de vue écologique, que logique car ce n’est ni plus ni moins le réchauffement climatique qui est la cause principale de la naissance du Pizzly

Partie 2 : Le réchauffement climatique et la divergence récente des deux espèces : causes principales de l’apparition du Pizzly

Au niveau phylogénétique, d’après l’arbre phylogénétique des Ursidés ci-dessous, nous pouvons voir que la divergence (notée 8) entre l’ours brun d’Amérique de l’Ouest (Ursus arctos ouest) et l’ours polaire (Ursus maritimus) est très récente. Il y a environ 10 000 ans. Ainsi, du point de vue de l'évolution, l’ours polaire (Ursus maritimus) est une espèce très jeune, expliquant alors le peu de différences génétiques entre celles-ci.

De plus, nous savons grâce à l’étude des caryotypes que le nombre de chromosomes de l’ours polaire et celui de l’ours brun est le même : 74

Or nous savons que le Pizzly est aussi fertile.

Donc les critères d’interfécondité et phénotypiques entre les deux espèces sont possible, du fait que les deux espèces soient très proches génétiquement et physiquement parlant.

Conclusion :

L’apparition d’une spéciation comme le Pizzly a permis de montrer à quel point il était difficile de définir une espèce.

En effet, le Pizzly bien qu’il soit l’hybride de l’ours polaire et de l’ours brun, deux espèces bien distinctes à tout point de vue (morphologiques, physiologiques et comportementales), il est tout de même en état de se reproduire. Ceci s’explique par la disparition de la banquise, permettant à deux espèces, qui jusque-là vivaient dans des milieux complètements opposées, de se rencontrer. De plus, en étudiant l’arbre phylogénétique et les caryotypes, on constate que  les espèces ayant divergé récemment au niveau de l’évolution, les critères d’interfécondité et phénotypiques sont réalisables. L’isolement géographique, écologique et génétique ne subsistent pas (ou plus).

L’étude du Pizzly permet donc de comprendre que la définition de l'espèce est délicate, peut reposer sur des critères variés (critères d’interfécondité et phénotypiques), et qu'une population identifiée comme constituant une espèce (Ursus arctus ou Ursus maritimus)  n'est définie que durant un laps de temps fini. L'ours polaire semble être actuellement une espèce en voie de disparition, non seulement parce qu'il cesse d'être isolé génétiquement, mais aussi parce que son milieu de vie disparaît. Ainsi, la question que l’on pourrait se poser serait : Quelles sont les conséquences à long terme d’une hybridation telle sur la disparition d’une espèce ?

Drussé Rémi TS1

Adam David TS1

REFERENCES:

- http://www-v5.pedagogie.ac-nantes.fr/02599123/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1340647771319

- http://blog.ac-versailles.fr/declicsvt/public/actualites/diapo_pizzly.ppt

- http://svtmarcq.e-monsite.com/pages/speciation-et-hybridation.html

- http://www.lemonde.fr/planete/article/2010/12/16/la-fonte-de-la-banquise-donne-naissance-au-pizzly_1454236_3244.html

Bothrops Insularis

Spéciation par isolement insulaire :

Le cas du Bothrops Insularis

ou Jararaca Ilhoa

ou Trigonocéphale Insulaire

ou Golden Lancehead

A 35 km des côtes de l'Etat de São Polo, au Brésil, se trouve une île du jolie nom de " Queimada Grande". Si vous souhaitez passer des vacances sous l'équateur, cette île est l'endroit rêvé. Emportez bikini et crème solaire et mettez le cap sur "Ilhas das Cobras", petit nom que lui ont attribué les locaux. Selon une légende il y aurait 5 serpents par mètres carrés mais un documentaire récent de Discovery Chanel affirme qu'il n'y aurrait qu'un serpent par mètre carré... Ce qui est beaucoup mieux!

" Queimada Grande " compte la seule population de Bothrops Insularis, espèce endémique de cette île. Ce dernier est protégé et représente un danger mortel, c'est pour cela que l'accès de "Ilhas das Cobras" est interdite au public, à l'exception de quelques scientifiques sous habilitation. Non loin de là,sur une île voisine, existe une autre espèce endémique, le Bothrops alcatraz . L'espèce continentale la plus proche génétiquement de ces dernières est le Bothrops Jararaca.

Bothrops Insularis se sépare de ses cousins par des différences phénotypiques et comportementales .

Les Bothrops sont un genre de serpent de la famille des Viperidae (sous-famille Crotalinae) qu'on trouve en Amerique Centrale et du Sud , ainsi que dans les Caraïbes.

Queimada Grande indiquée par le point rouge ,à droite.

Cause de séparation des espèces:

L'île Queimada Grande se situe à environ 35 km des côtes brésiliennes, elle se serait coupée du continent, il y a 11000 ans suite à la montée du niveau de la mer, séparant ainsi une population du genre Bothrops du continent. Cette population se serait à nouveau séparée en 2, chacune sur une île distincte donnant ainsi naissance à deux nouvelles espèces Bothrops alcatraz et Bothrops Insularis.

Ci-contre, branche d'arbre phylogénétique détaillant la séparation du Bothrops Jararaca de ses cousins insulaires Bothrops Insularis et Bothrops Alcatraz

L'isolement géographique a provoqué un isolement écologique , et un isolement génétique. L'isolement écologique se doit à un écosystème trés différent du continent. En effet, il n'y a aucun mammifère sur l'île (sans doute exterminé par la population de bothrops isolée) mais une forte présence d'oiseaux, principale (voir unique) source d'alimentation du trigonocéphale insulaire.

L'isolement génétique s'est fait majoritairement par le biais de la dérive génétique et de la sélection naturelle.

La sélection naturelle est une sélection d'individus, par l'intermédiaire du milieu, de la reproduction, de la prédation et de l'alimentation. Les individus ayant un avantage sélectif le transmettent ainsi à leur descendance.

On peut prendre pour exemple le venin du trigonocéphale insulaire. En effet, il se nourrit essentiellement d'oiseaux et un venin (trés) efficace est requis pour éviter que sa proie ne s'enfuit trop loin ,et qu'il ne puisse la retrouver. Ce qui aurait permis la sélection des individus au venin puissant, er expliquerai pourquoi Bothrops insularis a un venin d'une létalité supérieure à Bothrops jararaca.

( ci-contre Bothrops-insularis et sa proie).

Le Bothrops jararaca se nourrit essentiellement de petits mammifères.

La dérive génétique est une modification aléatoire de la fréquence des allèles dans une population. Sur le long terme, elle peut donner naissance à de nouveaux caracactères phénotypiques.

De même, les populations de ces espèces insulaires étant petites, la dérive génétique est accrue.

L'isolement géographique a aussi provoqué une barrière reproductive, empêchant une hybridation naturelle entre ces trois espèces (aucune information quant à la possibilité d'hybridation entre ces espèces et donc de critères d'interfécondités). On peut donc parler de spéciation allopatrique (spéciation par isolement géographique).

Critères Phénotypiques de différenciations:

Bothrops Insularis ci-dessus, Bothrops Jararaca ci-contre et Bothrops Alcatraz ci-dessous

Bothrops Insularis se distingue par des caractères phénotypiques macroscopiques différents de son cousin continental: il est plus petit que le Bothrops Jararaca, et également de couleur différente. Aussi d'un point de vue moléculaire, son venin est en moyenne cinq fois plus létal, 20 mg de venin de trigonocéphale insulaire suffisent à tuer un homme de 60 kg, alors qu'il en faut 70 mg pour le Bothrops Jararaca.

Les portions grisés des figures indiquent le pourcentage de serpents (Bothrops Insularis et Bothrops Jararaca) ayant suffisamment de venin capable de tuer un homme de 60 kg.

Bothrops Alcatraz ressemble plus à son cousin continental mais des différences existent au niveau macroscopique notamment en ce qui conserne les motifs et les écailles de sa tête (et donc des différences avec Bothrops Insularis).

Il existe bien d'autre critères de différenciation , mais il faut tout de même noter qu'une espèce n'est pas "statique" et continue d'évoluer modifiant ainsi les critères phénotypiques qui permettent de distinguer ces espèces.

Conclusion :

Bothrops Insularis est une espèce à part entière apparue suite à un isolement géographique, qui a provoqué un isolement écologique et génétique. Ces derniers par le biais d'une modification de l'écosystème, de la derive génétique,de mutation et de la sélection naturelle, ont donné naissance à une espèce aux caractères differents de ses cousins (il en est de même pour le Bothrops Alcatraz).

Alexandre Cadet

Eloi Ménard TS1

Liens:

-livre consultable sur :https://books.google.fr/books?id=dCzLBAAAQBAJ&pg=PA668&dq=bothrops+insularis+chromosome&hl=fr&sa=X&ved=0ahUKEwiV0ZrS1pTSAhWKfhoKHdU7AswQ6AEIHTAA#v=onepage&q=bothrops%20insularis%20chromosome&f=false page 78,104,106

-article phylogéographique : file:///C:/Users/alexa_000/Downloads/ME2006%20-%20Bothrops%20jararaca%20complex.pdf page 1,2,3

-arbre phylogénétique : http://lifemap-otol.univ-lyon1.fr/

-spéciation: https://fr.wikipedia.org/wiki/Sp%C3%A9ciation

-île de Queimada Grande : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%8Ele_de_Queimada_Grande

-Jararaca ilhoa : https://fr.wikipedia.org/wiki/Jararaca-ilhoa

-carte https://www.google.fr/maps/place/%C3%8Ele+de+Queimada+Grande/@-18.4609862,-57.9679078,4z/data=!4m5!3m4!1s0x94d1b776f04e34eb:0x59503abf3edf1075!8m2!3d-24.4879217!4d-46.6741555

Illustrations:

-Quaimada grande:https://www.google.fr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiQs7fj_pvSAhXMDxoKHWoCBzYQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fwww.qrz.com%2Fdb%2FZY2QG&psig=AFQjCNEb7oIaycLpon883Ihlfyt_vJQTQA&ust=1487587858142406

-Bothrops Insularis et sa proie:https://www.google.fr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj7s5mmgZzSAhVGfRoKHSZfBjUQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fwww.flickr.com%2Fphotos%2Ftexancoach%2F7889492112&bvm=bv.147448319,d.d24&psig=AFQjCNGUlYMnSTPtx69pcIBU9nIvLFsWrw&ust=1487586237414906

-Bothrops Insularis:https://www.google.fr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj6zdf1-ZvSAhWEsxQKHVePC6oQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.venomland.org%2Ft6066-bothrops-insularis-and-bitis&bvm=bv.147448319,d.d24&psig=AFQjCNGUlYMnSTPtx69pcIBU9nIvLFsWrw&ust=1487586237414906

-Bothrops Jararaca:https://www.google.fr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwji2c28_JvSAhXMtRQKHfzGBacQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FBothrops_jararaca&bvm=bv.147448319,d.d24&psig=AFQjCNHpTnBd54GED1R7pHHG7dfNA5V5HQ&ust=1487587242414188

-Bothrops alcatraz:https://www.google.fr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiwwvqM_JvSAhWDbxQKHVyeDKkQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fscienceblogs.com.br%2Fbessa%2F2015%2F04%2Fbrasil-ameacado-jararaca-de-alcatrazes-bothrops-alcatraz%2F&bvm=bv.147448319,d.d24&psig=AFQjCNFFJQJICCZYjA3ZDA30kr5Zycb3Mw&ust=1487587141970456

Culex molestus

Les moustiques du métro
La ville de Londres présente une espèce de moustiques nommée « Culex pipiens », piquant uniquement les oiseaux et présentant une période d'hibernation. Piégés dans les souterrains de la ville lors de la construction du métro en 1863, quelques moustiques « pipiens » ont survécu et ont formé une population qui a évolué pour donner naissance à une nouvelle espèce : « Culex molestus ». Le « molestus » s'attaque en priorité aux mammifères (humains, rats, souris) même en présence d'oiseaux, et ne présente pas d'hibernation. Il est à noter que les mammifères sont beaucoup plus abondants que les oiseaux. Ces deux espèces de moustiques ont maintenant des caractéristiques différentes car elles ont évolué indépendamment du fait de la séparation géographique (sous terre/plein air). Les différences entre les deux moustiques sont telles que la reproduction entre moustique du métro et moustique de surface n’est plus possible.
Mais par quel phénomène cette nouvelle espèce est-elle apparue ?
Pour commencer, une partie de la population initiale « Culex pipiens » fut piégée dans les souterrains de Londres lors de la construction de son métro. C’est ainsi qu’un essaim de moustiques a non seulement réalisé l'exploit de survivre à cet enfouissement soudain mais a, en outre, donné naissance à une nouvelle espèce : le molestus. La preuve que ce moustique est une espèce distincte de « Culex pipiens » provient de la recherche de Kate Byrne et Richard Nichols. Les deux espèces molestus et pipiens ont des comportements et des caractéristiques si différents qu’il leur est impossible de s’accoupler entre elles.

Selon la théorie de Gould interprétée par certains, c'est la dérive génétique qui est à l’origine de ces sous-espèces, celle qui permet la formation d'une espèce par isolement. D'autres brandiront les thèses darwiniennes, prétextant que c'est la sélection naturelle qui a conduit à une nouvelle espèce. En réalité, les deux théories se lient et nous expliquent ainsi l’apparition de « Culex molestus ».

En effet l'espèce a subit un isolement géographique,et lorsque les deux variétés ont été hybridées, leurs oeufs étaient stériles, ce qui suggère ainsi l’isolement reproductif. Lorsqu’une population conquiert un nouveau territoire, elle fonde une nouvelle population à partir d’individus pionniers. Ces pionniers ont peu de chance d’avoir la totalité des allèles présents dans la population d’origine : ce qui entraîne une fréquence allélique différente de celle d’origine. Cette partie de population présente un faible effectif : la dérive génétique va donc être marquée. Ce mécanisme est celui de la variation aléatoire des fréquences alléliques au sein d’une population et au cours des générations. L’isolement de la population induit donc une évolution au cours du temps, une variation des fréquences alléliques, au gré des mutations et des remaniements du génome, ainsi que de la transmission aléatoire des allèles et de ces modifications. La divergence génétique accrue est due au fait qu’il s’est produit une accélération de l’évolution génétique des moustiques souterrains.

Ensuite, intervient la sélection naturelle. Les conditions du milieu souterrain sont différentes des conditions en surface. La forme molestus a trouvé un milieu dont la température est chaude et stable toute l’année, où les flaques d’eau et la nourriture ne manquent pas… Il y a donc eu spéciation visible à l’échelle humaine. Les pressions évolutives ne sont pas les mêmes. Ainsi, un allèle d’un gène qui favorisait la survie en surface peut devenir défavorable dans ce nouvel environnement. Les effets de la sélection naturelle sont différents dans les deux milieux. Les phénomènes jouant simultanément sur l’évolution des fréquences alléliques des deux populations : l’accumulation de différences peut conduire à l’apparition de nouvelles espèces.

Pour conclure, l'isolement géographique, les mutations et la sélection naturelle interviennent dans l'apparition de l'espèce. L'isolement géographique induit un isolement reproductif et génétique d'une partie de la population et la dérive génétique. En effet l'installation d'une barrière géographique conduit à des échanges génétiques impossibles. Pour finir, la sélection naturelle amène « Culex pipiens » à évoluer et diverger vers une nouvelle espèce : « Le culex molestus ».

Héloïse MARCHAND
Giovanni BOUJU BERTIN
TS1

Références :
 https://fr.wikipedia.org/wiki/Moustique_du_m%C3%A9tro_de_Londres
 http://thomas1988.free.fr/classnet/genetique/imgvid/correction3.pdf
 http://biogeologue.blogspot.fr/2015/02/speciation-moustique.html
 http://philippe.joyeux37.free.fr/TS/ts-2013/documents/correction-TP5%20evolution%20de%20la%20biodiversite
 http://www.lalibre.be/light/insolite/le-molestus-ce-mutant-du-metro-de-londres-51b8edd7e4b0de6db9c73ede
 http://edu.mnhn.fr/mod/page/view.php?id=294