INTRODUCTION

Truite, grenouille, lézard, souris, poule... sont, parmi les animaux, regroupés en Vertébrés. Pourtant leur mode de vie est parfois très différents.

Problème général : Quels sont les arguments qui ont permis de classer les Vertébrés ensemble ?

Hypothèse(s) :

H1 : Les Vertébrés ont une organisation externe similaire.
H2 : Les Vertébrés ont une organisation interne similaire.

Si les Vertébrés ont une organisation externe similaire, alors en comparant l’organisation externe d’une grenouille et d’une souris, ont doit retrouver des points communs.

I – La comparaison de l'organisation des Vertébrés

A/ La comparaison de l'organisation externe

Activité : Traçage d’axes de polarité sur une grenouille et une souris.

La souris comme la grenouille possède :

- un avant et un arrière : Queue ---- Tronc (abdomen + thorax) ---- Tête,

Le tronc porte les quatre membres.

- une face dorsale et une face ventrale,
- une droite et une gauche.

L’hypothèse selon laquelle les Vertébrés ont une organisation externe similaire est acceptée.

Si les Vertébrés ont une organisation interne similaire, alors en comparant l’organisation interne d’une grenouille et d’une souris, ont doit retrouver des points communs.
Pour comparer l’organisation interne, il faut disséquer.

B/ La comparaison de l'organisation interne

Activité : Dissection d’une grenouille et une souris à partir d’un protocole vidéo (Académie de Lille : grenouille - souris).

--> Pistes d'exploitations : tableau à remplir pour replacer les organes de l'avant à l'arrière...

Plan d’organisation : caractéristiques de l’organisation d’un être vivant correspondant aux grandes parties de son corps, à l’orientation de ses axes ainsi qu’à la place des organes.

Activité maison : Tableau sur les axes des squelettes à remplir.

On note une réelle différence dans la forme générale des squelettes des Vertébrés. Cependant, il existe une ressemblance dans leur organisation selon les axes de polarité ainsi qu’au niveau des pièces osseuses des membres. Retrouve-t-on cette orientation particulière au niveau de l’organe ?

C/ Une comparaison à l'échelle de l'organe

Activité : Comparaison des encéphales de grenouille et de souris vues en dissection.

Activité : Exercice pour replacer les différentes parties de l’encéphale de grenouille à l’aide de la comparaison faite ci-dessus.

Correction

Documents page 246 et 248 Belin : Comparaison d'encéphales de poisson, souris et grenouille.

Chez les trois Vertébrés, l’encéphale est formé de 5 régions successives, disposées suivant l’axe antéro-postérieur, et qui constituent un plan commun. Du poisson à la grenouille puis à la souris, l’importance des hémisphères cérébraux augmente alors que la taille des lobes optiques diminue. Le cervelet est réduit chez la grenouille.

Problème 1 : Comment et à quel(s) moments(s) se mettent en place les axes de polarité qui caractérisent le plan d’organisation des Vertébrés ?

II – La mise en place du plan d'organisation

Hypothèse(s) :

Quand ?
H1 : Le plan d’organisation est mis en place avant la fécondation.
H2 : Le plan d’organisation est mis en place après la fécondation.
H3 : Le plan d’organisation est mis en place pendant la fécondation.

Comment ?
H4 : Le plan d’organisation est mis en place grâce à la division cellulaire.
H5 : Le plan d’organisation est mis en place grâce au programme génétique.

A/ Le moment de la mise en place des axes de polarité

Activité : Exercice de synthèse (construit à partir des documents des pages 250 et 251 Belin).

--> Pistes d'exploitations : travailler les consignes de l'exercice IIb de type bac...

On voit que l’ovule non fécondé possède déjà une symétrie bilatérale apparente, selon l’axe PA-PV. L’axe de polarité dorso-ventrale se met ensuite en place à la fécondation.

B/ La mise en place du plan d'organisation

Pour voir comment se met en place le plan d’organisation, observons le développement embryonnaire chez l’oursin.

Activité : Détermination des différentes étapes du développement de l’oursin.

--> Pistes d'exploitations : comparaison avec une maquette Jeulin pour voir les embryons dans l’espace...

Le développement embryonnaire commence par une phase de division cellulaire qui transforme la cellule œuf en une structure pluricellulaire.

Embryogenèse : formation et développement d’un organisme depuis la cellule œuf jusqu’à la naissance.

Activité : Visualisation (fichier ".mov" nécéssitant le lecteur Quicktime) des mouvements cellulaires après division cellulaire.

Plusieurs mouvements cellulaires se produisent suivant des étapes bien définies dans le temps et dans l’espace. Les mouvements cellulaires conduisent à la formation des futurs organes.

Activité : Comparaison des étapes du développement chez différentes espèces.

Malgré les différences en fin de développement embryonnaire, les embryons de ces Vertébrés passent par des stades semblables.

Critique : pas d’échelle de temps ni de taille.

Rappel de l’hypothèse selon laquelle le plan d’organisation est mis en place grâce au programme génétique.

Si la mise en place du plan d’organisation est sous le contrôle du programme génétique, alors en modifiant le programme génétique, on doit modifier le plan d’organisation.

Activité : Activité page 256 du livre Belin.

Correction :

1)

2) La comparaison des documents 2a et 2b puis 3a et 3b montrent que la mutation antennapedia entraîne la formation de pattes à la place des antennes et que la mutation deformed entraîne une réduction des yeux.

3) La mutation bithorax entraîne le développement d’un troisième segment qui ressemble fortement au deuxième. Le troisième segment a pris une identité antérieure c'est-à-dire au deuxième segment.

5) Voir définition ci-après.

6) Conclusion : une mutation des gènes de développement entraîne une modification du plan d’organisation.

Gène homéotique : gène de développement dont la mutation entraîne le remplacement d’une partie du corps par une autre.

Activité : Activité sur le logiciel Anagene.

--> Pistes d'exploitations : construction d'un tableau de comparaison avec les poucentages de différence, émisson d'hypothèse(s)...

Activité : Constuction d'un schéma.

Représentation de l’analogie des gènes homéotiques chez différentes espèces

CONCLUSION