Fiche de révision : Classer la biodiversité

📋 Plan du Cours

1. Histoire des classifications du vivant
2. Notions fondamentales de systématique
3. Caractères et états de caractère
4. Arbres phylogénétiques et classifications
5. Méthodes de construction des arbres
6. Interpréter et tester la phylogénie
7. Homologie, homoplasie et évolution
8. Apports et limites des classifications

📖 1. Histoire des classifications du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Biodiversité : Ensemble des organismes vivants, étudié à l’échelle globale de la Terre ou à une échelle plus localisée comme celle d’un écosystème.

📝 Points essentiels

• Dans l’histoire des classifications, l’Antiquité correspond à une classification utilitaire des végétaux, le XVIe siècle à un classement alphabétique, le XVIIIe siècle à l’idée d’un ordre naturel, le XIXe siècle à l’application de cette organisation aux animaux, puis l’époque actuelle aux classifications gradiste, cladistique et fénétique.

💡 Astuce mémo

Antiquité utilitaire → ordre alphabétique → ordre naturel → classifications actuelles

📖 2. Notions fondamentales de systématique

🔑 Notions clés & Définitions

• Taxon : Regroupement d’organismes reconnu comme une unité formelle et défini par au moins un caractère dérivé propre.
• Phylogénie : Science ayant pour objet l’étude de la parenté entre espèces.
• Systématique : Science qui établit l’inventaire des êtres vivants en se basant sur leur description, leur nomenclature et leur taxonomie.
• Généalogie : Science ayant pour objet l’étude de la succession des ancêtres.

📝 Points essentiels

📌 Trier consiste à séparer les espèces, tandis que classer consiste à les organiser en groupes auxquels on donne un nom.

💡 Astuce mémo

Trier sépare les espèces, classer les organise en groupes nommés

📖 3. Caractères et états de caractère

🔑 Notions clés & Définitions

• Caractère : Attribut observable d’un organisme.
• État de caractère : Formulation de ce qui est discriminant au sein d’un échantillon d’organismes sélectionnés.
• Homologie : Fait qu’un même type de caractère présent chez des organismes différents se trouve dans le même état.

★ À maîtriser

• Les huit types de caractères sont:
  • morphologique
  • anatomique
  • physiologique
  • écologique
  • paléontologique
  • embryologique
  • cytologique
  • biochimique moléculaire

Compléments

• La couleur des élytres est un exemple de caractère morphologique, le nombre de poches de l’estomac de caractère anatomique, la lactation de caractère physiologique et le lieu de vie de caractère écologique.

• La forme du crâne des hominidés est un exemple de caractère paléontologique, le placenta de caractère embryologique, le noyau des cellules de caractère cytologique et les séquences de génomes mitochondriaux de caractère biochimique moléculaire.

📖 4. Arbres phylogénétiques et classifications

🔑 Notions clés & Définitions

• Classification gradiste : Regroupe les espèces en grades selon leur partage de similitudes de plans d’organisation.
• Classification cladistique : Regroupe les espèces selon le partage de caractères dérivés propres.
• Plésiomorphie : Caractère à l’état ancestral.
• Apomorphie : Caractère à l’état dérivé.

💡 Astuce mémo

Gradiste = similitudes de plans ; cladistique = caractères dérivés propres

📖 5. Méthodes de construction des arbres

🔑 Notions clés & Définitions

• Classification fénétique : Repose sur la quantification de la ressemblance globale entre deux taxons, calculée comme un pourcentage de différence entre eux.
• Méthode UPGMA : Suppose que les espèces évoluent à la même vitesse.
• Méthode Neighbor Joining : Agglomère les espèces dont le regroupement minimise la longueur de l’arbre.

★ À maîtriser

• 🔄 La construction cladistique suit ces étapes:

  1. Choisir les espèces à comparer
  2. Choisir des caractères informatifs
  3. Polariser les états de caractère par rapport à un groupe externe
  4. Simplifier la matrice des caractères
  5. Construire tous les arbres possibles
  6. Choisir l’arbre le plus parcimonieux

• Avec UPGMA, on choisit les espèces et les caractères informatifs, on trouve dans la matrice les taxons I et J dont la distance est la plus petite, on place la racine à distance égale de I et J à une distance $IJ/2$, on crée l’ensemble U incluant I et J, on recalcule la distance de U à K par la moyenne de KI et KJ, puis on recommence jusqu’à placer toutes les espèces.

Compléments

• La méthode du maximum de vraisemblance formule des hypothèses d’évolution, multiplie leurs probabilités et sélectionne l’arbre le plus vraisemblable.

💡 Astuce mémo

Comparer → informer → polariser → simplifier → construire → choisir

📖 6. Interpréter et tester la phylogénie

🔑 Notions clés & Définitions

• Groupe monophylétique : Contient un ancêtre commun et tous ses descendants.
• Groupe paraphylétique : Contient un ancêtre commun mais pas tous ses descendants.
• Groupe polyphylétique : Rassemble des espèces sans inclure leur ancêtre commun le plus proche.

📝 Points essentiels

• Avec l’analyse par bootstrap, une branche est considérée comme valide si sa robustesse est supérieure à 95 %.

📌 Un arbre résolu présente toutes les relations de parenté, tandis qu’un arbre irrésolu laisse certaines relations de parenté inconnues.

📌 Un arbre raciné indique l’origine commune de tous les groupes, tandis qu’un arbre non raciné montre seulement leurs liens de parenté sans indiquer leur ancêtre commun ni le sens de l’évolution.

💡 Astuce mémo

Monophylétique inclut tous les descendants, paraphylétique en exclut certains

📖 7. Homologie, homoplasie et évolution

🔑 Notions clés & Définitions

• Homologie primaire : Ressemblance entre deux caractères qui laisse penser qu’ils proviennent d’un ancêtre commun.
• Homologie secondaire : Homologie primaire confirmée grâce à l’analyse phylogénétique.
• Homoplasie : Ressemblance entre deux caractères qui n’est pas due à un ancêtre commun, mais à une évolution indépendante.
• Convergence évolutive : Apparition d’un même caractère dérivé chez des espèces différentes.
• Réversion évolutive : Retour d’un caractère à son état ancestral.

💡 Astuce mémo

Évolution indépendante → homoplasie ; ancêtre commun → homologie

📖 8. Apports et limites des classifications

★ À maîtriser

• La classification phylogénétique se base sur l’apparition de caractères, tandis que la classification fénétique se base sur les homologies primaires, qui peuvent être fausses en présence d’homoplasie.

• Le principe d’établissement de la phylogénie repose sur le minimum de changement et le maximum de vraisemblance.

Compléments

• Les espèces actuelles ne sont pas des formes finales, mais sont en devenir permanent.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des classifications