Génétique et évolution en SVT au brevet : notions et méthode

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3 exercices corrigés
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Pinson des Galápagos perché sur une branche
Photo : Richard Ricciardi / Flickr, licence CC BY

La génétique et l’évolution font partie du programme de SVT du cycle 4. À l’épreuve de sciences du brevet, deux disciplines seulement sur trois (physique-chimie, SVT, technologie) sont évaluées, et le choix est annoncé deux mois avant l’épreuve : ces notions comptent donc si les SVT sont retenues. Cet article présente les notions à maîtriser : transmission des caractères héréditaires, ADN, gènes, mutations, parenté et évolution des espèces.

Les bases de la génétique au brevet

La génétique est l’étude scientifique de l’hérédité et des mécanismes de transmission des caractères d’une génération à l’autre. Au collège, tu dois comprendre comment l’ADN, situé dans le noyau cellulaire, porte l’information génétique responsable de nos caractéristiques.

En génétique, plusieurs notions clés sont à maîtriser :

  • La notion de chromosome et de gène : Les chromosomes sont des structures contenant l’ADN, divisé en gènes responsables de traits spécifiques
  • Les allèles : Différentes versions d’un même gène qui peuvent produire des variations de traits (couleur des yeux, groupe sanguin, etc.)
  • Le génotype et le phénotype : Le génotype est la composition génétique, tandis que le phénotype est l’apparence observable
  • La transmission héréditaire : Comment les parents transmettent leurs caractères à leurs enfants par les cellules reproductrices, formées par la méiose, puis réunies lors de la fécondation

Méiose, brassage et fécondation

La méiose produit les cellules reproductrices (spermatozoïdes et ovules), qui contiennent chacune la moitié des chromosomes de la cellule d’origine. Lors de la fécondation, un spermatozoïde et un ovule s’unissent : l’œuf retrouve le nombre complet de chromosomes, avec une moitié venant de chaque parent. Ce brassage de l’information génétique explique que deux enfants des mêmes parents ne soient pas identiques, sauf s’il s’agit de vrais jumeaux.

Pour traiter ces notions, tu dois savoir :

  • Distinguer chromosome, gène et ADN
  • Expliquer pourquoi les cellules reproductrices contiennent moitié moins de chromosomes que les autres cellules
  • Expliquer comment la fécondation rétablit le nombre de chromosomes
  • Expliquer pourquoi les membres d’une même famille se ressemblent sans être identiques

Évolution et sélection naturelle

L’évolution s’appuie sur la théorie de Darwin et sur la biologie moderne. Ce domaine explique comment les espèces se modifient au fil du temps et comment les êtres vivants sont reliés par des liens de parenté.

La sélection naturelle : mécanisme de l’évolution

Le mécanisme fondamental de l’évolution repose sur plusieurs principes :

  • La variation génétique : Les individus au sein d’une population présentent des différences génétiques héréditaires
  • La lutte pour l’existence : Les ressources étant limitées, les individus doivent rivaliser pour la survie et la reproduction
  • La survie du plus adapté : Les individus possédant des traits favorables à leur environnement survivent davantage et se reproduisent plus
  • L’hérédité des traits : Ces caractères avantageux sont transmis à la descendance, modifiant progressivement la population

Un exercice peut te demander d’analyser comment une population s’adapte à un changement de son environnement. Par exemple, comment un caractère avantageux devient plus fréquent sur plusieurs générations, ou comment une mutation peut se répandre si elle confère un avantage.

Les preuves de l’évolution

Pour comprendre l’évolution, il faut savoir interpréter les différentes preuves qui la soutiennent :

  • Les fossiles : Les archives fossiles montrent des formes de vie disparues et des transitions progressives entre espèces
  • L’anatomie comparée : Les structures osseuses homologues chez différentes espèces révèlent un ancêtre commun (os des ailes, pattes et nageoires)
  • L’embryologie comparée : Les ressemblances dans le développement embryonnaire indiquent une parenté évolutive
  • La comparaison des ADN : Plus l’ADN de deux espèces se ressemble, plus ces espèces sont proches parentes

Mutations et spéciation

Les mutations génétiques sont une source de variation dans les populations. Une mutation est une modification accidentelle de l’ADN qui peut être bénéfique, neutre ou nuisible selon le contexte environnemental. Elle peut être transmise à la descendance si elle touche les cellules reproductrices.

La spéciation désigne le processus par lequel une nouvelle espèce apparaît. Elle résulte généralement d’un isolement géographique ou reproductif : deux populations d’une même espèce accumulent des différences génétiques jusqu’à ne plus pouvoir se reproduire entre elles.

S’entraîner : trois exercices de génétique et d’évolution

Ces exercices portent sur la transmission des chromosomes, la sélection naturelle et la parenté entre espèces.

Exercice 1 : compter les chromosomes

Énoncé : Une cellule de la peau humaine contient 46 chromosomes, soit 23 paires.

  1. Combien de chromosomes contient un spermatozoïde ? Justifie.
  2. Combien de chromosomes contient la cellule-œuf après la fécondation ?
  3. Pourquoi deux frères (qui ne sont pas de vrais jumeaux) n’ont-ils pas les mêmes chromosomes ?

Corrigé

  1. La méiose ne place dans chaque cellule reproductrice qu’un chromosome de chaque paire : un spermatozoïde contient 23 chromosomes.
  2. La fécondation réunit 23 chromosomes du père et 23 de la mère : la cellule-œuf en contient 46, soit 23 paires.
  3. Pour chaque paire, le chromosome transmis est pris au hasard : un même parent peut former 2²³, soit plus de 8 millions de cellules reproductrices différentes.
  4. La fécondation associe ensuite au hasard une cellule de chaque parent : chaque enfant reçoit donc une combinaison unique.

Exercice 2 : la phalène du bouleau

Énoncé : La phalène du bouleau est un papillon de nuit qui se repose le jour sur les troncs, où les oiseaux le chassent. Elle existe sous une forme claire et sous une forme sombre, et cette couleur est héréditaire. La forme sombre est signalée pour la première fois près de Manchester en 1848. À la fin du XIXe siècle, alors que la suie des usines a noirci les troncs, elle représente plus de 90 % des phalènes de la région.

Explique cette évolution de la population.

Corrigé

  1. Les deux formes existent dans la population : c’est une variation héréditaire, apparue par mutation.
  2. Sur un tronc noirci, la forme claire est très visible : les oiseaux la mangent davantage. La forme sombre, mieux camouflée, survit plus souvent.
  3. Les phalènes sombres se reproduisent donc davantage et transmettent leur couleur à leurs descendants.
  4. De génération en génération, la forme sombre devient majoritaire : c’est la sélection naturelle par l’environnement. Quand la pollution a reculé au XXe siècle, la forme claire est redevenue fréquente.

Exercice 3 : qui est notre plus proche parent ?

Énoncé : On compare une même portion d’ADN de 100 nucléotides chez l’humain et chez trois autres espèces. Nombre de différences avec la séquence humaine (données simplifiées pour l’exercice) : chimpanzé 2, gorille 3, orang-outan 6.

  1. Quelle espèce est la plus proche parente de l’humain ? Justifie.
  2. Peut-on dire que l’humain descend du chimpanzé ?

Corrigé

  1. Moins deux séquences présentent de différences, plus les espèces sont proches parentes.
  2. Le chimpanzé n’a que 2 différences : c’est le plus proche parent de l’humain parmi ces espèces, devant le gorille puis l’orang-outan.
  3. Non : l’humain et le chimpanzé partagent un ancêtre commun, dont les deux lignées ont ensuite évolué séparément.
  4. Le chimpanzé actuel a lui aussi évolué depuis cet ancêtre : ce n’est pas notre ancêtre.

Classification du vivant, allèles et chaîne alimentaire : trois exercices de SVT corrigés.

Questions fréquentes

Quels sont les principaux thèmes de génétique au brevet ?

Le programme du cycle 4 porte sur la diversité génétique au sein d’une population, l’héritabilité, l’ADN, les gènes, les mutations, le brassage, la méiose et la fécondation. Il faut comprendre comment les caractères se transmettent des parents aux enfants.

Comment réviser efficacement la génétique et l’évolution pour le brevet ?

Commence par maîtriser les concepts fondamentaux comme l’ADN, les gènes, les mutations, la sélection naturelle et l’adaptation. Pratique avec des exercices variés, des schémas à compléter et des analyses de documents, en te concentrant sur les définitions clés et les études de cas concrètes.

Quelle est la différence entre génétique et évolution au programme du brevet ?

La génétique traite de la transmission des caractères d’une génération à la suivante, tandis que l’évolution explique comment les espèces se transforment et s’adaptent sur de longues périodes. Les deux sont liées : l’évolution repose sur les mutations génétiques et la sélection naturelle.

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