À propos de cette page
Ce cours de svt en troisième sur « Génétique et évolution » suit le programme officiel de svt de troisième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : La diversité génétique des individus, L'ADN, support de l'information génétique, Les allèles : origine et définition, Les mutations de l'ADN. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième à réussir en svt.
Au programme
1 · La diversité génétique des individus
2 · L'ADN, support de l'information génétique
3 · Les allèles : origine et définition
4 · Les mutations de l'ADN
5 · Le brassage génétique lors de la méiose
6 · La fécondation et le brassage supplémentaire
7 · La sélection naturelle
8 · Évolution des espèces et diversité du vivant
1La diversité génétique des individus
Au sein d'une même espèce, les individus présentent des caractères héréditaires variables : couleur des yeux, groupe sanguin, résistance à une maladie… Cette variabilité est d'abord d'origine génétique.
Chaque être humain (sauf les vrais jumeaux) possède une combinaison unique d'informations génétiques. Cette diversité est le résultat de plusieurs mécanismes agissant au cours de la reproduction sexuée.
Définition. La diversité génétique (ou variabilité génétique) désigne l'ensemble des différences dans les informations génétiques entre les individus d'une même espèce.
Cette diversité est essentielle pour l'évolution des espèces : elle fournit la matière première sur laquelle agit la sélection naturelle.
2L'ADN, support de l'information génétique
L'information génétique est portée par l'ADN (acide désoxyribonucléique), une molécule présente dans le noyau de toutes les cellules. L'ADN est organisé en chromosomes.
Rappel. Les cellules humaines contiennent 46 chromosomes, soit 23 paires de chromosomes homologues. La 23e paire détermine le sexe : XX chez la femme, XY chez l'homme.
Chaque chromosome porte de nombreux gènes. Un gène est une portion d'ADN qui code pour un caractère héréditaire particulier (ex. : gène de la couleur des yeux).
Sur une paire de chromosomes homologues, le même gène est situé au même emplacement (locus). Mais les deux exemplaires d'un même gène peuvent avoir des formes différentes, appelées allèles.
Exemple. Le gène qui détermine la couleur des yeux existe sous différentes formes (allèles) : l'allèle « yeux marron », l'allèle « yeux bleus », etc. Chaque individu possède deux allèles pour ce gène, un sur chaque chromosome homologue.
3Les allèles : origine et définition
Les allèles sont les différentes versions d'un même gène. Ils diffèrent par leur séquence de nucléotides et peuvent entraîner des caractères différents.
Définition. Un allèle est une forme alternative d'un gène, occupant le même locus sur les chromosomes homologues.
Un individu diploïde (comme l'être humain) possède deux allèles pour chaque gène :
- S'ils sont identiques → individu homozygote pour ce gène.
- S'ils sont différents → individu hétérozygote pour ce gène.
Astuce. Le génotype décrit les allèles portés par un individu (ex. : (A//a) pour hétérozygote). Le phénotype est le caractère observable qui en résulte.
Les allèles sont à l'origine des différences entre individus d'une même espèce. Mais d'où viennent-ils ? Ils proviennent des mutations de l'ADN.
4Les mutations de l'ADN
Une mutation est une modification de la séquence de nucléotides de l'ADN. Elle crée un nouvel allèle qui n'existait pas auparavant dans la population.
Définition. Une mutation est une modification aléatoire et héréditaire de la séquence d'ADN d'un gène. Elle peut consister en la substitution d'un nucléotide par un autre, la délétion ou l'insertion d'un ou plusieurs nucléotides.
Causes des mutations :
- Agents mutagènes physiques : rayonnements UV, rayons X…
- Agents mutagènes chimiques : certains produits chimiques, tabac…
- Erreurs aléatoires lors de la réplication de l'ADN.
Effets des mutations :
- Mutation neutre : n'a pas d'effet sur le phénotype (la majorité).
- Mutation défavorable : diminue les chances de survie ou de reproduction.
- Mutation favorable : augmente les chances de survie ou de reproduction dans un environnement donné.
Attention ! Une mutation n'est transmissible à la descendance que si elle touche les cellules reproductrices (cellules germinales : ovocytes, spermatozoïdes). Une mutation dans une cellule somatique (de la peau, du foie…) n'est pas héritée.
5Le brassage génétique lors de la méiose
La méiose est la division cellulaire qui produit les cellules reproductrices (gamètes). Elle divise par deux le nombre de chromosomes (de 46 à 23 chez l'humain) et réalise un brassage génétique.
Le brassage génétique lors de la méiose se fait en deux temps :
| Type de brassage | Mécanisme | Effet |
|---|
| Brassage interchromosomique | Répartition aléatoire des chromosomes homologues dans les cellules filles | Combinaisons nouvelles de chromosomes entiers |
| Brassage intrachromosomique (crossing-over) | Échanges de segments entre chromosomes homologues en prophase I | Recombinaison des allèles au sein d'un même chromosome |
Crossing-over. Lors de la méiose, des chromosomes homologues peuvent s'entrecroiser et échanger des segments d'ADN. Ce phénomène s'appelle un crossing-over (ou enjambement). Il produit de nouvelles combinaisons d'allèles sur un même chromosome.
Exemple. Pour 23 paires de chromosomes, la répartition aléatoire seule peut donner 223 ≈ 8 millions de combinaisons chromosomiques différentes. En y ajoutant les crossing-over, le nombre de gamètes génétiquement distincts est quasi illimité.
6La fécondation et le brassage supplémentaire
La fécondation est l'union d'un gamète mâle (spermatozoïde) et d'un gamète femelle (ovule). Chaque gamète a été produit par méiose, et chacun est génétiquement unique.
La fécondation est un événement aléatoire : parmi les millions de spermatozoïdes génétiquement différents et les nombreux ovules génétiquement différents, l'union d'une paire particulière est le fruit du hasard.
Bilan de la reproduction sexuée. La diversité génétique des individus résulte de trois sources :
• Les mutations (créent de nouveaux allèles).
• Le brassage génétique lors de la méiose (recombinaison des allèles).
• La fécondation aléatoire (association unique de deux gamètes).
La reproduction sexuée est donc le principal moteur de la variabilité génétique au sein d'une espèce, ce qui alimente en permanence la sélection naturelle.
7La sélection naturelle
La sélection naturelle est le mécanisme par lequel certains individus, mieux adaptés à leur environnement, survivent et se reproduisent davantage que d'autres. Elle a été théorisée par Charles Darwin (1859, L'Origine des espèces).
Définition. La sélection naturelle est le processus par lequel les individus porteurs de caractères héréditaires favorables dans un environnement donné ont une meilleure survie et une meilleure reproduction. Ces caractères sont transmis à la descendance, augmentant leur fréquence dans la population.
Conditions de la sélection naturelle :
- Il existe une variabilité génétique au sein de la population.
- Les différences entre individus ont une base héréditaire (génétique).
- Ces différences entraînent des différences de survie et de reproduction (fitness différentielle).
Exemple classique. La phalène du bouleau (Biston betularia) existe sous deux formes : claire et sombre. Avant la révolution industrielle, la forme claire était dominante (camouflée sur les lichens blancs). Avec la pollution, les arbres sont devenus noirs : la forme sombre est devenue avantageuse et a été sélectionnée.
Attention ! La sélection naturelle ne crée pas de nouveaux caractères : elle trie les variations existantes. Ce sont les mutations qui créent la nouveauté génétique.
8Évolution des espèces et diversité du vivant
L'accumulation de mutations et l'action de la sélection naturelle sur des millions de générations conduisent à l'évolution des espèces. Lorsque des populations d'une même espèce sont isolées (géographiquement par exemple), les mutations et la sélection divergent : au bout d'un temps très long, une nouvelle espèce peut apparaître. C'est la spéciation.
La dérive génétique est un autre mécanisme d'évolution : dans les petites populations, la fréquence des allèles varie de façon aléatoire d'une génération à l'autre, indépendamment de la sélection naturelle.
Définition. Une espèce est un ensemble d'individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance fertile. Les individus d'espèces différentes ne peuvent pas se reproduire (ou leur descendance est stérile).
Preuves de l'évolution :
- Fossiles : témoins des formes de vie passées et des transformations progressives.
- Anatomie comparée : organes homologues chez des espèces différentes (ex. : le bras humain, la nageoire du dauphin, l'aile de chauve-souris ont la même structure osseuse de base).
- Biologie moléculaire : comparaison des séquences d'ADN entre espèces (plus deux espèces sont proches, plus leurs ADN sont similaires).
Bilan général. Mutations → diversité des allèles → brassage génétique + fécondation aléatoire → diversité des individus → sélection naturelle → évolution des espèces → diversité du vivant.
★À retenir
À retenir :
• La diversité génétique repose sur les mutations, le brassage génétique (méiose) et la fécondation aléatoire.
• Une mutation est une modification de la séquence d'ADN ; elle crée de nouveaux allèles.
• Le brassage interchromosomique et les crossing-over (brassage intrachromosomique) lors de la méiose produisent des gamètes génétiquement uniques.
• La sélection naturelle (Darwin) favorise les individus mieux adaptés à leur environnement.
• L'accumulation de mutations et la sélection naturelle conduisent à l'évolution des espèces et à la spéciation.