2 - Le Soleil, notre source d’énergie

mise en situation

composition de l’atmosphère : https://www.meteo45.com/couches_atmospheriques.html

La Terre reçoit le rayonnement solaire et émet elle-même un rayonnement. Le bilan conditionne le milieu de vie.

que devient le rayonnement solaire sur terre ?

3/ CORPS HUMAIN ET SANTÉ

Ce thème est abordé par une approche comportementale. Le comportement est défini comme un ensemble de réactions observables chez un animal en réponse à des stimulations. Il est souvent lié à la notion de mouvement, qu’il soit réflexe ou volontaire (fuite, défense, agression, équilibre, prise d’objet…). On s’intéresse ici aux mécanismes physiologiques sous-jacents.

1. L’étude d’un réflexe puis du mouvement volontaire montre la mise en jeu des systèmes articulo-musculaires et nerveux dans l’organisme, et permet d’aborder la plasticité cérébrale.

2. Les besoins en énergie pour la contraction musculaire sont identifiés, mettant en évidence les flux de glucose et leurs contrôles par le système endocrinien.

3. Les modifications de l’environnement, notamment la présence d’agents stresseurs, influencent les comportements d’un organisme. L’étude des mécanismes physiologiques du stress met en évidence l’intégration des différents systèmes en jeu, et enrichit la notion de rétrocontrôle, dans le prolongement des acquis de la classe de seconde sur la régulation (axe hypothalamo-hypophysaire). Ce thème aboutit à une vision intégrée des systèmes physiologiques qui permettent de maintenir des équilibres dans l’organisme.

Ce thème amène à interroger les enjeux de santé individuelle et collective soulevés par les comportements évoqués. Les éléments abordés s’inscrivent dans la progressivité des apprentissages du collège, de la classe de seconde et des enseignements de la classe de première (enseignement de spécialité de SVT et enseignement scientifique).

La domestication des plantes

2,4,2/ Conséquences de la sélection

1/ Domestication et Biodiversité

Recenser, extraire et exploiter des informations relatives aux risques induits par l’homogénéisation génétique des populations végétales (sensibilité aux maladies : crise de la pomme de terre en Irlande, conséquence d’une infection virale chez la banane…).

Bourguignon 4’ : https://youtu.be/DVhkQgdCCvg

Manuel p.266, 267, 269, 270, 271

expliquez la contradiction entre augmentation de diversité allélique au cours de la domestication, augmentation du nombre de variétés et appauvrissement génétique des espèces cultivées -> doc.2B p.267

expliquez l'effet protecteur de la biodiversité -> doc.2 p.269

intrans : engrais (NPK) et pesticides (insecti, herbi, fongi, bactéri...cides)

lutte biologique : https://www.iaea.org/fr/themes/lutte-biologique

L’étude des génomes montre un appauvrissement global de la diversité allélique lors de la domestication. La perte de certaines caractéristiques des plantes sauvages (comme des défenses chimiques ou des capacités de dissémination) et l’extension de leur culture favorisent le développement des maladies infectieuses végétales. Ces fragilités doivent être compensées par des pratiques culturales spécifiques. L’exploitation des ressources génétiques (historiques ou sauvages si elles existent) permet d’envisager de nouvelles méthodes de cultures (réduction de l’usage des intrants, limitation des ravageurs par lutte biologique).

2/ Coévolution humains & plantes

Analyser des informations sur la quantité d’amylase salivaire ou sur les gènes de synthèse des omégas 3 dans les populations humaines et établir le lien entre ces éléments et le régime alimentaire de ces populations.

Manuel p.272

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22384110/

Acide gras = chaîne de 4 à 36 atomes de carbone (rarement au-delà de 28)

saturé = en hydrogène car tous les atomes de C sont occupés par des H, pas de double liaisons

insaturé = en H, des doubles liaisons réduisent la valence des C pour les H

polyinsaruré = présence de 2 dbl liaisons ou plus

FADS = Fatty Acid DeSaturase, enzyme qui remplace un H et crée une double liaison entre C

omégas 3 et 6 sont deux familles d’acides gras polyinsaturés qui se distinguent par la localisation d’une de leurs liaisons chimiques doubles

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3285190/figure/pone-0031950-g001/?report=objectonly

Métabolisme \ enzymes	ω3	ω6
FADS2=Δ6	α-linolen (C18:3) → stéarido (C18:4)	linolen (C18:2)→ γ-linolen (18:3)
FADS1=Δ5	eicosatetraeno (C20:4) → eicosapentaeno (C20:5)	dihomo-γ-linolen (C20:3) → arachidon (C20:4)

I = allèle de FADS2 muté par insertion 22 nucléotides

D = allèle de FADS2 non muté moins efficace sur acides gras végétaux

régime	végétarien	omnivore
Populations	Niger-Gambie-Kenya Chine-Japon Pakistan-Bangladesh-Sri-Lanka	Afro-Ameriq Italie-Finlande Vietnam
Fréquence maj	I//I	I//D

coévolution, évolution culturelle

La domestication des plantes, menée dans différentes régions du monde, a eu des conséquences importantes dans l’histoire des populations humaines. Elle a contribué à la sélection de caractères génétiques humains spécifiques.

3/ Modélisation mathématique

video 3'51 : https://youtu.be/pPNm1RHu-fY

En 1908, le mathématicien britannique Geoffroy H. Hardy et le médecin allemand Wilhelm Weinberg proposent un modèle théorique qui prévoit "la stabilité des fréquences relatives des allèles dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée".

Le principe de (Castle-)Hardy-Weinberg ( aussi connue comme loi d'Hardy-Weinberg, modèle d'Hardy-Weinberg, Hardy-Fleury-Weinberg ; en anglais, Hardy–Weinberg equilibrium ou HWE) est une théorie de génétique des populations, qui postule qu'au sein d'une population (idéale), il y a équilibre des fréquences allélique et génotypique d'une génération à l'autre.

L'équilibre de Hardy-Weinberg reste le modèle théorique central de la génétique des populations. La notion d'équilibre dans le modèle de Hardy-Weinberg est assujettie à différentes hypothèses.

Ces hypothèses sont les suivantes :

1. La population sur laquelle on étudie cette notion d'équilibre est panmictique. Les couples se forment au hasard (panmixie), et de même leurs gamètes se rencontrent au hasard (pangamie).

2. La population est très grande en effectif, ceci pour diminuer très fortement les variations d'échantillonnage.

3. Il ne doit y avoir dans la population, ni sélection, ni mutation, ni migration.

4. Les générations successives sont discrètes (pas de superposition de générations dans les croisements).

5. Les différents génotypes sont viables et féconds.

Dans ces conditions la diversité génétique de la population se maintien et doit tendre vers un équilibre stable de la distribution génotypique. Les relations entre fréquences génotypiques et fréquences alléliques permettent d'estimer celles-ci à partir de fréquences phénotypiques.

S'il existe deux allèles (A et a) chez un individu dont les fréquences sont p et q, la fréquence des trois génotypes possibles (AA, Aa et aa) sera respectivement de p², 2pq et q². C'est ce qu'on appelle l'équilibre de Hardy-Weinberg.

Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population. En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

3/une échelle d’organisation d'espace

Construire une échelle (du vivant) illustrée des exemples du cours et d’exemples personnels qui vous semblent pertinents.

pour rendre concret les pb de taille qui nous dépassent,

construire son propre savoir, faire ses fiches bac

Situer les ordres de grandeur : atome, molécule, organite, cellule, organisme.

Relier l’échelle de la cellule et celle de la molécule

Netothèque

2,4,1/ Sélection des plantes

3/ Sélection et diversité

Recenser, extraire et exploiter des informations concernant des mécanismes protecteurs chez une plante sauvage (production de cuticules, de toxines, d’épines…) et les comparer à ceux d’une plante cultivée.

Identifier des caractères favorisés par la domestication (taille, rendement de croissance, nombre des graines, précocité, déhiscence, couleur…).

Identifier la diversité biologique de certaines plantes cultivées (tomate, chou, pomme de terre par exemple).

Diversité des légumes du marché : https://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Marche/etalage.htm

Manuel p.268 / chou cultivé/sauvage (Voir mécanismes de défenses du chapitre précédent)

diversité génétique / sélection artificielle

Une espèce cultivée présente souvent de nombreuses variétés (forme de biodiversité).

Manuel p.263 / maïs

Comprendre les enjeux de société relatifs à la production des semences.

Les pratiques culturales (par exemple pour la production de graines) constituent un enjeu majeur pour nourrir l’humanité. La production de semences commerciales est devenue une activité spécialisée.

4/ Fabrication d'OGM par transgénèse

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?page=recherche&recherche=transgenese

Dossier ENS transgénèse : http://acces.ens-lyon.fr/biotic/biomol/transgen/html/etapes.htm

Manuel p.264-265

cours génétique : T°SVT genetique.odt 1,2,1/ Transferts de gènes 1/ Transgénèse pour fabrique d’OGM

Recenser, extraire et organiser des informations sur des exemples d’utilisation de biotechnologies pour créer de nouvelles variétés : transgénèse, édition génomique…

Aujourd’hui, de nombreuses techniques favorisent la création de plus en plus rapide de nouvelles variétés végétales (par hybridation, par utilisation des biotechnologies…).

video 5'37 : https://youtu.be/YTR21os8gTA : Birds-of-Paradise Project IntroductionExplore more: http://www.birdsofparadiseproject.org The Birds-of-Paradise Project reveals the astounding beauty of 39 of the most exquisitely specialized animals on earth. After 8 years and 18 expeditions to New Guinea, Australia, and nearby islands, Cornell Lab scientist Ed Scholes and National Geographic photojournalist Tim Laman succeeded in capturing images of all 39 species in the bird-of-paradise family for the first time ever. This trailer gives a sense of their monumental undertaking and the spectacular footage that resulted. Filmed by Tim Laman, Ed Scholes, and Eric Liner. Produced and Edited by Eric Liner.

video 8'25 : https://www.birdsofparadiseproject.org/evolution-in-isolation/ : Speciation: An Illustrated IntroductionThere is a dizzying diversity of species on our planet. From genetic evidence we know that all of those species evolved from a single ancient ancestor. But how does one species split in to many? Through the evolutionary process of speciation — which begins when populations become isolated by changes in geography or by shifts in behavior so that they no longer interbreed. This video illustrates the speciation process in birds to help you understand the basis of earth's biodiversity.

text: https://www.bioexplorer.net/parts-of-cell-theory.html/

video 6'27 : https://youtu.be/JQVmkDUkZT4 : Kurzgesagt – In a Nutshell What Are You? So. Are you your body? And if so, how exactly does this work? Lets explore lots of confusing questions. This video is part of a collaboration with CGPGrey. Are you your body?

2/ DE LA PLANTE SAUVAGE À LA PLANTE DOMESTIQUÉE

2,4/ LA DOMESTICATION DES PLANTES

Objectifs : comprendre comment l’humanité a domestiqué des espèces végétales variées afin d’optimiser leurs caractéristiques (rendement, facilité de récolte…) au détriment de leur diversité génétique initiale et de leur capacité à se reproduire sans l’intervention humaine.

De manière réciproque, la domestication végétale a aussi eu une influence sur l’humanité, l’évolution culturelle du régime alimentaire a entraîné une évolution biologique de populations humaines.

Liens : enseignement de SVT – classe de seconde : biodiversité, agrosystèmes ; enseignement de spécialité en classe de première : mutations, écosystèmes.

2,4,1/ Sélection des plantes

1/ Comparaison Plante sauvage / cultivée

Comparer une plante cultivée et des populations naturelles voisines présentant un phénotype sauvage.

1/ Complétez le tableau de Comparaison carotte, fenouil, épinard/chénopode :

Sauvage / cultivée	Daucus carota	Foeniculum vulgare	Spinacia oleracea / Chenopodium album
fruit
feuilles
tige
racines
Organe spécialisé
Organe consommé

2/ Élaborez un tableau de Comparaison maïs et téosinte

Recherchez :

◦ l’architecture de la plante et des inflorescences

◦ la structure des grains et leur composition chimique

• Réalisez des croquis

Indiquez les ressemblances et différences : de l’architecture de la plante, des inflorescences et des grains (nombre par épis, masse, composition)

Expliquez pourquoi :

• les caractéristiques du maïs sont des avantages pour une plante cultivée

• la plante cultivée ne peut plus se reproduire à l’état sauvage

plante sauvage / plante domestiquée

La sélection (empirique ou programmée) exercée par l’être humain sur les plantes cultivées au cours des siècles a retenu des caractéristiques différentes de celles qui étaient favorables à leurs ancêtres sauvages.

2/ Histoire de sélection des plantes

Manuel p.260-261

Histoire de la domestication du blé

Identifiez le lieu, l’âge approximatif et les modifications génétiques à l’origine de la domestication du Maïs¹ : histoire de la domestication des plantes : https://www.gnis-pedagogie.org/sujet/evolution-historique-selection/

la sélection humaine s’est opérée au cours de l’établissement d’une relation mutualiste entre plantes et êtres humains.

1Le lieu : en méso- Amérique, région dans laquelle on trouve le plus grand nombre de variétés de Maïs, les croisements possibles avec les différentes variétés de Téosinte peuvent expliquer cette diversité.

L’âge : 6000 ans, découverte d’épis possédant des rachis solides (donc de Maïs) datés de 4250 ans au Mexique.

3,1,2/ Génétique des populations

3/ Modélisation mathématique

video 3'51 : https://youtu.be/pPNm1RHu-fY

En 1908, le mathématicien britannique Geoffroy H. Hardy et le médecin allemand Wilhelm Weinberg proposent un modèle théorique qui prévoit "la stabilité des fréquences relatives des allèles dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée".

Le principe de (Castle-)Hardy-Weinberg ( aussi connue comme loi d'Hardy-Weinberg, modèle d'Hardy-Weinberg, Hardy-Fleury-Weinberg ; en anglais, Hardy–Weinberg equilibrium ou HWE) est une théorie de génétique des populations, qui postule qu'au sein d'une population (idéale), il y a équilibre des fréquences allélique et génotypique d'une génération à l'autre.

L'équilibre de Hardy-Weinberg reste le modèle théorique central de la génétique des populations. La notion d'équilibre dans le modèle de Hardy-Weinberg est assujettie à différentes hypothèses.

Ces hypothèses sont les suivantes :

1. La population sur laquelle on étudie cette notion d'équilibre est panmictique. Les couples se forment au hasard (panmixie), et de même leurs gamètes se rencontrent au hasard (pangamie).

2. La population est très grande en effectif, ceci pour diminuer très fortement les variations d'échantillonnage.

3. Il ne doit y avoir dans la population, ni sélection, ni mutation, ni migration.

4. Les générations successives sont discrètes (pas de superposition de générations dans les croisements).

5. Les différents génotypes sont viables et féconds.

Dans ces conditions la diversité génétique de la population se maintien et doit tendre vers un équilibre stable de la distribution génotypique. Les relations entre fréquences génotypiques et fréquences alléliques permettent d'estimer celles-ci à partir de fréquences phénotypiques.

S'il existe deux allèles (A et a) chez un individu dont les fréquences sont p et q, la fréquence des trois génotypes possibles (AA, Aa et aa) sera respectivement de p², 2pq et q². C'est ce qu'on appelle l'équilibre de Hardy-Weinberg.

Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population. En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

1 - Une longue histoire de la matière

3/une échelle d’organisation d'espace

Construire une échelle du vivant illustrée des exemples du cours et d’exemples personnels qui vous semblent pertinents.

pour rendre concret les pb de taille qui nous dépassent, construire son propre savoir,

Situer les ordres de grandeur : atome, molécule, organite, cellule, organisme.

Relier l’échelle de la cellule et celle de la molécule

Netothèque