THÈME 3 : L’HISTOIRE DU VIVANT Chapitre 1 : la biodiversité et son évolution

« THÈME 3 : L’HISTOIRE DU VIVANT Chapitre 1 : la biodiversité et son évolution Introduction : quelques rappels https://youtu.be/CMDVJ6ifyRA Noter les définitions de biodiversité , écosystème, espèce Quels sont les niveaux d’observation de la biodiversité ? Quelle est l’origine de la variabilité individuelle ? Problématique: Comment décrire la biodiversité ? I- Recenser la biodiversité https://youtu.be/3uYwwshsA0M 2009 -2012 Questions 1.

Quelle est la problématique environnementale de l’expédition TARA ? 2.

Comment ont été récoltés les données et échantillons ? 3.

Après la collecte que deviennent toutes ces données ? 1. Quelle est la problématique environnementale de l’expédition TARA ? Aujourd’hui les océans sont affectés par les pollutions, la surpêche et l’élévation des températures… -> Objectif: comprendre le rôle des océans dans l’avenir de la planète -> Comprendre l’organisation du plancton (écosystème complexe) et ses pouvoirs / aux problématiques de réchauffement climatique notamment. Témoignage d’un chercheur: https://youtu.be/MjA0RrXnbH4 2. Comment ont été récoltés les données et échantillons ? Prélèvement d’eau dans des bouteilles à différentes profondeur et dans différents sites dans les océans Filtration de l’eau de filet pour les plus gros individus. 3. Après la collecte que deviennent toutes ces données ? Les échantillons dont filtrer, congeler sur le bateau et envoyés pour analyse dans les laboratoires sur Terre (reconnaissances des différentes espèces, comptage, analyse génétique) 4- Différentes méthodes existent pour mesurer la biodiversité : La méthode de capture marquage et recapture, l’estimation de l’intervalle de confiance et la métagénomique notamment. A- La méthode de capture marquage et recapture B- Estimation de l’intervalle de confiance Exercice 3: la Nouvelle-Zélande face à une espèce invasive le rat noir Rattus rattus Exercice 1 42 lapins de garenne ont été capturés, marqués et remis en liberté.

Une semaine plus tard, 79 lapins ont été recapturés parmi lesquels 2 étaient marqués.

Estimer la taille de la population totale de lapins de garenne. N1 = 42 N2=79 r=2 Donc N= (42 x 79)/2 N= 1659 La taille de la population est donc de 1659 lapins de garennes. Exercice 2 La myxomatose est une maladie virale qui est souvent mortelle.

Cette maladie est présente chez les lapins de garenne et chez les lapins domestiques. Pour estimer la proportion de lapins touchés par la myxomatose sur un territoire, 105 lapins ont été prélevés : 12 s’avèrent infectés. Compléter les phrases suivantes : a- La taille de l’échantillon étudié est n= 105 b- La fréquence de lapins infectés dans l’échantillon est f= 12/105 = 0,114 soit 11,4 % c- La marge d’erreur ε pour un niveau de confiance de 95% est environ égale à 0,061 soit 6,1 % d- La proportion de lapins infectés sur le territoire se situerait ainsi environ entre 5,3 % et 17,5 % C- L’analyse de la biodiversité par la métagénomique A partir des documents ci-dessus, expliquer en quelques phrases comment la métagénomique a révolutionné la mesure de la biodiversité ? Méta génomique: méthode qui consiste à étudier la totalité du contenu en ADN d’un échantillon (eau de mer par exemple, sol …), toute espèce confondue en même temps.

(Extraction , puis comparaison de l’ ADN avec des banques). Cette technique permet: - de montrer de la présence d’une espèce déjà identifiée, - de découvrir de nouvelles espèces, - de quantifier l’abondance relative d’espèces dans l’échantillon. -> Connaissance plus précise de la biodiversité et de son évolution au cours du temps sous l’influence des modifications anthropiques du milieu -> Sensibilisation des politiques et de la population sur les impacts de la pollution … Ce que j’ai appris pendant la séance: Qu’est-ce que la biodiversité ? C’est la diversité des êtres vivants dans un lieu donné à un moment donné Quels sont les trois niveaux qui permettent de décrire la biodiversité ? Le niveau des écosystèmes Le Au niveau des espèces Le niveau des individus (diversité génétique intraspécifique) Pourquoi est-il important d’évaluer la biodiversité ? La Terre est habitée par une grande diversité d’êtres vivants dont nous faisons partie.

La vie sur Terre dépend de cette diversité et nos actions ont des conséquences sur cette diversité.

Il est donc nécessaire d'identifier l'état de la biodiversité au fil du temps et de comprendre ce qui le fait varier. Comment peut-on évaluer la biodiversité ? Les missions scientifiques permettent de réaliser un échantillonnage du vivant pour évaluer la biodiversité en déterminant : - Le nombre d’espèces peuplant un écosystème = la richesse spécifique - Le nombre d’individus dans une population = l’abondance - La proportion des espèces dans un écosystème = l’abondance relative Comment peut-on échantillonner des êtres vivants ? Il existe différentes techniques : récolte, observations, capaturemarquage-recapture ou prélèvements d'ADN environnemental pour détecter des espèces difficilement observables. THEME 3 - CH1 – Act 1 : Recenser la biodiversité Pourquoi est-il important d’évaluer la biodiversité ? Qu’est-ce que la biodiversité ? (Rappel de 2nde) Quels sont les trois niveaux qui permettent de décrire la biodiversité ? (Rappel de 2nde) Comment peut-on évaluer la biodiversité ? Comment peut-on échantillonner des êtres vivants ? La Terre est habitée par une grande diversité d’êtres vivants dont nous faisons partie.

La vie sur Terre dépend de cette diversité et nos actions ont des conséquences sur cette diversité.

Il est donc nécessaire d'identifier l'état de la biodiversité au fil du temps et de comprendre ce qui le fait varier. C’est la diversité des êtres vivants dans un lieu donné à un moment donné Le niveau des écosystèmes Le Au niveau des espèces Le niveau des individus (diversité génétique intraspécifique) Les missions scientifiques permettent de réaliser un échantillonnage du vivant pour évaluer la biodiversité en déterminant : - Le nombre d’espèces peuplant un écosystème = la richesse spécifique - Le nombre d’individus dans une population = l’abondance - La proportion des espèces dans un écosystème = l’abondance relative Il existe différentes techniques : récolte, observations, capaturemarquage-recapture ou prélèvements d'ADN environnemental pour détecter des espèces difficilement observables. II L’évolution génétique des populations Comment prédire l’évolution génétique d’une population génétique au cours du temps ? Act 2 Objectif : Comprendre et critiquer le modèle de Hardy-Weinberg https://www.youtube.com/watch?v=gCA8LLPsGOU ( 1,5min) Constats : Dans le domaine de la biologie ou encore de la génétique, des modèles sont établis pour prédire l’évolution des systèmes (nombre d’individus dans une population, évolution des allèles dans une population …).

Le modèle de Hardy-Weinberg est un de ces modèles qui repose sur un certain nombre d’hypothèses.

Ce modèle est-il toujours valide ? L’histoire du modèle de Hardy-Weinberg et ses hypothèses (Manuel TES, prg 2020, edt Hatier) Panmixie: rencontre au hasard des individus (pas de préférences sexuelles) Pangamie: rencontre au hasard des gamètes. Consignes : Prendre des notes sur la démonstration de la théorie d’Hardy-Weinberg faite au tableau, puis appliquer ce modèle dans des cas donnés et discuter les résultats obtenus à partir des documents de l’activité. •Démonstration mathématique Calcul de la fréquence des génotypes (combinaisons d’allèles) à la génération suivante : Pour les homozygotes AA : p x p = p2 Pour les hétérozygotes Aa et aA : Pour les homozygotes aa : 2 x (p x q) q x q = q2 Calcul de fréquences: Phénotype: caractère observable chez un individu (ici la couleur des fleurs) Application : le modèle d’Hardy_Weinberg à l’équilibre Lorsque la structure génétique (fréquence des allèles) des populations est stable d’une génération à l’autre, le modèle de HardyWeinberg est à l’équilibre. Dans une population de 300 individus, deux allèles sont présents (A et a ) pour un gène donné. Le comptage montre qu’il y a, à la génération n : 108 individus AA, 144 individus Aa et 48 individus aa. 1 calculer f(A)=p et f(a)=q F(A) = p= (2 x 108 + 144)/(2 x 300) = 0,6 F(a) =q = (144 + 2x 48)/ (2 x 300) = 0,4 2- Si le modèle de Hardy-Weinberg est à l’équilibre, calculer le nombre d’individus AA, Aa et aa attendus dans une population de 267 individus à la génération n+1 Individus AA = p2 x 267 = 96 attendus Individus Aa = 2pq x 267 = 128 attendus Individus aa = q2 x 267 = 43 attendus Les individus d’une population donnée (population = ensemble d’individus de la même espèce sur un territoire délimité défini) sous soumis à des forces évolutives telles que les mutations génétiques aléatoires, la sélection naturelle, la dérive génétique.

Ces forces évolutives peuvent être à l’origine de variation de la fréquence d’allèle au sein de la population. La drépanocytose est une maladie génétique mortelle qui atteint les humains portant deux allèles (HbS//HbS) sur le gène qui code pour l’hémoglobine B..

L’allèle HbA est l’allèle « sain ». Les résultats du comptage des individus en 1970 et en 2000 présentés dans le tableau suivant : Génotype (HbA//HbA) Nombre d’individus 370 en 1970 Nombre d’individus 430 en 2000 (HbA//HbS) 170 (HbS//HbS) 1 Total (N) 541 190 2 622 •Déterminer les fréquences des allèles HbA et HbS en 1970 F(HbA)= (2 x 370 + 170)/ (2 x 541) = 0,84 F(HbS)= (2 x 1 + 170)/ (2 x 541) = 0,16 Déterminer le nombre d’individus théoriquement attendus en 2000 Individus (HbA//HbA).... »