Fiche de révision : Reproduction et évolution du vivant

📋 Plan du Cours

1. Reproduction sexuée et gamètes
2. Défenses immunitaires et vaccination
3. Organisation du système nerveux
4. Message nerveux et synapses
5. Grossesse et accouchement
6. Puberté et cycles sexuels
7. Ménopause et contraception
8. Contraception et contragestion
9. Interruption volontaire de grossesse
10. Cellules et organites
11. Biodiversité et génétique
12. Mutations et maladies génétiques
13. Spéciation et mécanismes évolutifs
14. Origine et histoire de la vie
15. Théories et classification évolutive
16. Biotechnologies et synthèse protéique
17. Synthèse et fonctions des protéines
18. Structure et fonctionnement des écosystèmes

📖 1. Reproduction sexuée et gamètes

🔑 Notions clés & Définitions

• Reproduction sexuée : Production d’un nouvel individu à partir de deux individus de la même espèce et de sexes opposés.

📝 Points essentiels

📌 Chez le garçon, le pénis et le scrotum contenant les testicules sont les organes reproducteurs externes, tandis que chez la fille la vulve est externe et les ovaires sont les principaux organes internes.

📌 Chez les mammifères, le spermatozoïde est une cellule longue à cytoplasme très réduit, dotée d’une tête et d’une queue, tandis que l’ovule est une cellule sphérique d’environ 120 de diamètre, riche en réserves nutritives et incapable de se déplacer seule.

💡 Astuce mémo

Spermatozoïde mobile et pauvre en réserves, ovule immobile et riche en réserves

📖 2. Défenses immunitaires et vaccination

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunité innée : Regroupe les mécanismes de défense présents dès la naissance et produisant une réponse non spécifique.
• Vaccin : Préparation contenant des microbes tués, des extraits microbiens ou des microbes vivants atténués, suffisamment peu pathogènes mais capables de déclencher une réponse immunitaire spécifique et une mémoire immunitaire.

📝 Points essentiels

📌 Les microorganismes non pathogènes peuvent être inoffensifs ou utiles, comme la flore intestinale, tandis que les microorganismes pathogènes provoquent des infections en envahissant l’organisme ou un organe.

📌 Les lymphocytes B produisent des anticorps spécifiques qui facilitent la phagocytose des microbes, tandis que les lymphocytes T tuent les cellules de l’organisme présentant l’antigène spécifique grâce à des cytotoxines.

• Lors de la phagocytose, un macrophage ou un granulocyte émet des pseudopodes qui entourent le microbe, l’ingèrent puis le digèrent.

💡 Astuce mémo

Microbe pathogène → inflammation, réponse immunitaire et mémoire vaccinale

📖 3. Organisation du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux central : Formé de l’encéphale et de la moelle épinière et intégrant les informations sensitives pour commander les réponses motrices.
• Homéostasie : Capacité d’un système à maintenir l’équilibre de son milieu intérieur malgré les contraintes externes.

📝 Points essentiels

• Le cervelet contrôle et coordonne les muscles impliqués dans une action et participe à l’équilibre spatial.

• La moelle épinière transmet les informations sensitives vers l’encéphale, conduit les informations motrices vers les territoires corporels et coordonne les réflexes médullaires.

📌 Les nerfs sensitifs conduisent les informations des récepteurs sensoriels vers les centres nerveux, les nerfs moteurs conduisent les commandes vers les organes effecteurs et les nerfs mixtes contiennent les deux types de fibres.

💡 Astuce mémo

SNC intégrateur et moteur, SNP conducteur des informations

📖 4. Message nerveux et synapses

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse chimique : Constituée du bouton synaptique présynaptique et de la membrane postsynaptique, permettant le passage de l’influx par des neurotransmetteurs.

📝 Points essentiels

📌 Les dendrites reçoivent des informations, tandis que l’axone transmet les informations à d’autres cellules et peut atteindre 1 mètre.

• Au repos, la membrane du neurone présente un potentiel de repos de $-70\,\text{mV}$, avec davantage d’ions Na+ à l’extérieur et d’ions K+ à l’intérieur.

• L’influx nerveux est une onde de dépolarisation qui se propage le long de la fibre nerveuse après une dépolarisation locale.

💡 Astuce mémo

Repos → dépolarisation → repolarisation → retour ionique

📖 5. Grossesse et accouchement

📝 Points essentiels

• Après la fécondation, l’œuf se segmente en blastomères, devient une morula, puis une blastula qui s’implante dans l’endomètre lors de la nidation.

• Environ cinq à six jours après la fécondation, la blastula arrive dans l’utérus et s’implante dans l’endomètre lors de la nidation.

📌 Le stade embryonnaire s’étend jusqu’à la fin du deuxième mois et correspond à la mise en place des principaux organes, tandis que le stade fœtal commence après huit semaines et correspond à leur croissance et leur maturation.

• La grossesse arrive généralement à son terme après 38 semaines, soit 40 semaines d’aménorrhée, lorsque le fœtus mesure environ 50 cm et pèse 3 à 4 kg.

💡 Astuce mémo

Fécondation → segmentation → nidation → embryon → fœtus → naissance

📖 6. Puberté et cycles sexuels

🔑 Notions clés & Définitions

• Puberté : Période de transformations durant laquelle apparaissent les caractères sexuels secondaires, les organes génitaux deviennent fonctionnels et les gonades produisent des gamètes et des hormones.

★ À maîtriser

• Chez l’homme, la testostérone produite par les testicules entraîne notamment l’élargissement des épaules, la pilosité, la mue de la voix, l’accélération de la croissance et les premières éjaculations.

• Chez la femme, les ovaires produisent des œstrogènes, les premières règles apparaissent et l’ovulation marque la libération des premiers gamètes femelles.

• Le cycle ovarien comprend une phase folliculaire, l’ovulation et une phase lutéale ou post-ovulatoire.

Compléments

• La durée habituelle du cycle menstruel est de 28 jours, et la phase lutéale dure environ 14 jours même lorsque la durée totale du cycle varie.

💡 Astuce mémo

Phase folliculaire → ovulation → phase lutéale

📖 7. Ménopause et contraception

🔑 Notions clés & Définitions

• Ménopause : Période où les règles ont cessé depuis un an, après une diminution des œstrogènes et une irrégularité croissante des cycles.
• Hormone stéroïde : Synthétisée à partir du cholestérol, liposoluble et quittant la cellule sécrétrice en diffusant à travers sa membrane cytoplasmique.

📝 Points essentiels

📌 La contraception empêche la formation d’un zygote en agissant sur l’ovulation ou la fécondation, tandis que la contragestion empêche la nidation et le développement de l’embryon.

📌 Les pilules contraceptives contiennent des œstrogènes synthétiques et des progestines qui diminuent les sécrétions hypophysaires de LH et de FSH, empêchant ainsi le développement folliculaire et l’ovulation.

💡 Astuce mémo

Contraception empêche le zygote, contragestion empêche la nidation

📖 8. Contraception et contragestion

🔑 Notions clés & Définitions

• Contraception : Ensemble des méthodes visant à éviter la grossesse.
• Contragestion : Technique médicamenteuse ou matérielle qui intervient après la conception pour empêcher la nidation de l’œuf.

★ À maîtriser

📌 Les moyens contraceptifs empêchent la formation d’un zygote en agissant sur l’ovulation ou la fécondation, tandis que les méthodes contragestives empêchent la nidation et le développement de l’embryon.

• Les pilules combinées diminuent les sécrétions de FSH et de LH, empêchent le développement folliculaire et suppriment ainsi l’ovulation ; elles peuvent aussi rendre la glaire hostile aux spermatozoïdes et empêcher la nidation.

• Le préservatif masculin est un étui à usage unique qui empêche le passage du sperme dans le vagin et reste le seul moyen efficace de lutte contre le SIDA et les MST.

• La pilule du lendemain doit être prise dans les 72 heures suivant le rapport sexuel et ne protège pas pendant le reste du cycle.

Compléments

• La minipilule contient seulement une faible dose de progestérone, modifie la glaire cervicale et est surtout utilisée pendant l’allaitement ou en cas de contre-indication aux œstrogènes.

• Le patch agit comme la pilule, s’applique pendant une semaine et est utilisé durant trois semaines consécutives suivies d’une semaine sans patch.

• L’implant est un bâtonnet placé sous la peau du bras pour une durée de 3 ans et libère une hormone progestative qui empêche l’ovulation et rend la glaire cervicale imperméable aux spermatozoïdes.

• Le stérilet en cuivre est placé dans l’utérus pour une durée maximale de 3 ans, diminue la mobilité des spermatozoïdes et empêche la nidation.

• Le stérilet hormonal est placé dans l’utérus pour une durée maximale de 5 ans, libère continuellement de la progestérone, rend la glaire imperméable, diminue la mobilité des spermatozoïdes et peut empêcher l’ovulation.

• La méthode Ogino-Knaus estime que l’ovulation survient 14 jours avant les règles et que les rapports dans les 6 jours entourant l’ovulation peuvent mener à une grossesse.

💡 Astuce mémo

Contraception avant la conception ; contragestion après la conception, avant la nidation

📖 9. Interruption volontaire de grossesse

★ À maîtriser

📌 En Belgique, l’IVG doit être réalisée avant la fin de la 12e semaine suivant la conception, soit avant la fin de la 14e semaine suivant les dernières règles.

• La méthode médicamenteuse de l’IVG se déroule en deux étapes : la mifépristone ou RU 486 stoppe le développement embryonnaire, puis 36 à 48 heures plus tard une substance provoque les contractions et l’expulsion.

Compléments

• La méthode médicamenteuse peut être pratiquée jusqu’à 7 semaines de grossesse, soit 49 jours d’aménorrhée.

• La méthode chirurgicale de l’IVG consiste à introduire une sonde sous anesthésie locale du col afin d’aspirer le contenu de la cavité utérine.

💡 Astuce mémo

Mifépristone, 36 à 48 heures, expulsion

📖 10. Cellules et organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité biologique structurelle et fonctionnelle fondamentale des êtres vivants et plus petite unité vivante capable de se reproduire de façon autonome.
• Organite : Compartiment différencié des cellules eucaryotes qui possède des fonctions précises et baigne dans le cytoplasme.

📝 Points essentiels

📌 Les procaryotes ont leur ADN libre dans le cytoplasme et ne possèdent pas de noyau enveloppé, tandis que les eucaryotes possèdent un noyau délimité par une membrane nucléaire et de nombreux organites.

• La cellule végétale possède, en plus des constituants de la cellule animale, une paroi cellulosique, des chloroplastes contenant de la chlorophylle et une grande vacuole contenant de l’eau et des substances dissoutes.

• Les ribosomes sont des complexes de protéines et d’ARN constitués de deux sous-unités qui réalisent la biosynthèse des protéines à partir d’acides aminés.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau ; eucaryote avec noyau

📖 11. Biodiversité et génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Biodiversité : La biodiversité désigne la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein d’une même espèce.
• Phénotype : Expression des caractères présentés par un individu, observable aux niveaux moléculaire, cellulaire et macroscopique.
• Génotype : Ensemble des deux allèles correspondant à un caractère.

★ À maîtriser

📌 Un allèle dominant détermine le caractère phénotypique en présence d’un allèle récessif, tandis que deux allèles codominants s’expriment simultanément, comme les allèles A et B du groupe sanguin AB.

• Le code génétique associe les codons de l’ARNm aux acides aminés, est redondant parce que plusieurs codons peuvent coder un même acide aminé, et comporte trois codons stop marquant la fin du message.

Compléments

• Près de 2 millions d’espèces ont été décrites dans le monde, mais elles ne représenteraient qu’une petite partie des espèces présentes sur la planète.

📖 12. Mutations et maladies génétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Maladie génétique : Une maladie génétique résulte de l’altération d’un ou plusieurs gènes et peut être transmise à la descendance.

★ À maîtriser

📌 Les mutations génomiques modifient le nombre de chromosomes, les mutations chromosomiques remanient leur structure et les mutations géniques touchent un ou quelques nucléotides d’un gène.

📌 Les mutations somatiques touchent les cellules non sexuelles et ne sont pas transmises à la descendance, tandis que les mutations germinales touchent la lignée germinale et peuvent être transmises après fécondation.

Compléments

• L’ADN mitochondrial humain est circulaire, comporte 37 gènes et est toujours d’origine maternelle.

• Les cassures chromosomiques peuvent provoquer:

  • Une délétion
  • Une insertion
  • Une translocation
  • Une inversion
  • Une duplication

💡 Astuce mémo

Mutation somatique non héréditaire ; mutation germinale transmissible

📖 13. Spéciation et mécanismes évolutifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce : Ensemble d’individus semblables par leurs caractères et leur génotype, vivant au contact, s’accouplant exclusivement entre eux et restant indéfiniment féconds entre eux.
• Spéciation : Formation de nouvelles espèces lorsqu’un groupe diverge génétiquement de la population initiale jusqu’à l’isolement reproductif.
• Dérive génétique : Variation aléatoire de la fréquence des allèles dans une population.

★ À maîtriser

📌 La spéciation allopatrique résulte d’un isolement géographique, tandis que la spéciation sympatrique apparaît dans une aire de répartition chevauchante grâce à une barrière reproductive.

Compléments

• Les principaux isolements reproductifs prézygotiques sont:

  • L’isolement gamétique
  • L’isolement temporel
  • L’isolement mécanique
  • L’isolement chromosomique
  • L’isolement éthologique
  • L’isolement écologique

• L’effet d’étranglement survient lorsqu’une réduction drastique de la population entraîne une diminution de la diversité génétique, tandis que l’effet fondateur apparaît lorsqu’un petit groupe colonise un nouveau territoire.

💡 Astuce mémo

Mutation et brassage génétique → diversité ; sélection et dérive → évolution des populations

📖 14. Origine et histoire de la vie

★ À maîtriser

• La Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années, les plus anciens fossiles connus datent de 3,5 milliards d’années et l’origine de la vie est estimée à 3,8 milliards d’années.

• Les hypothèses proposées pour l’apparition des molécules organiques sont:

  • Une atmosphère réductrice soumise aux éclairs et aux rayonnements ultraviolets
  • Les sources hydrothermales ou fumeurs noirs
  • L’apport de molécules prébiotiques par les météorites

• La photosynthèse oxygénique apparue il y a 3,5 milliards d’années a transformé l’atmosphère, favorisé la formation de la couche d’ozone et permis le développement de la respiration.

• La séparation de la lignée humaine et de celle des chimpanzés remonte à 7 millions d’années, tandis que l’apparition du pouce opposable chez les primates date de 58 millions d’années.

Compléments

• Les eucaryotes unicellulaires sont attestés par des microfossiles datant de 1,5 milliard d’années, mais leur apparition remonterait à 2 milliards d’années.

💡 Astuce mémo

Terre, procaryotes, photosynthèse, eucaryotes, diversification

📖 15. Théories et classification évolutive

🔑 Notions clés & Définitions

• Néodarwinisme : Combinaison des mutations comme source de variations, des mécanismes chromosomiques de l’hérédité et de la sélection naturelle.

• Classification phylogénétique : Regroupement des espèces selon leurs liens de parenté établis à partir de caractères homologues anatomiques, embryologiques, biochimiques et physiologiques.

★ À maîtriser

📌 Pour Lamarck, l’usage et le non-usage des organes transforment les individus et les caractères acquis se transmettent, tandis que pour Darwin les variations sont fortuites et la sélection naturelle agit au niveau des populations.

• Le 24 Novembre 1859, Darwin publie De l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle, où il développe sa théorie de la sélection naturelle. — Charles Darwin

Compléments

• En 1883, August Weismann affirme que la variation héréditaire affecte le germen et non le soma, réfutant ainsi l’hérédité des caractères acquis.

📌 Un groupe monophylétique, ou clade, doit comprendre une population ancestrale et tous ses descendants.

💡 Astuce mémo

Lamarck transforme l’individu ; Darwin sélectionne les variations de la population

📖 16. Biotechnologies et synthèse protéique

🔑 Notions clés & Définitions

• Biotechnologie : Applications de la science et de la technologie à des organismes vivants, à leurs composants, à leurs produits ou à leurs modèles pour produire des connaissances, des biens ou des services.
• Génomique : Étude des séquences d’ADN et des génomes des êtres vivants.
• Thérapie génique : Introduction de gènes dans les cellules ou les tissus d’un individu pour traiter une maladie, notamment en remplaçant ou complétant un allèle mutant par un allèle fonctionnel.
• Protéine : Polymère constitué d’un nombre variable d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.

📝 Points essentiels

• Le génome humain comprend les informations génétiques portées par les 23 paires de chromosomes du noyau ainsi que par l’ADN mitochondrial.

• Les ARNm sont des copies de gènes codant des protéines, les ARNr s’associent à des protéines pour former les ribosomes et les ARNt transportent les acides aminés.

• Lors de la transcription, l’ARN polymérase reconnaît les signaux de début et de fin, sépare localement les deux brins d’ADN et assemble les ribonucléotides complémentaires pour former l’ARNm.

💡 Astuce mémo

ADN, transcription, traduction, maturation

📖 17. Synthèse et fonctions des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN : Polynucléotide dont le sucre est le ribose et dont la base uracile remplace la thymine de l’ADN.

★ À maîtriser

• Les protéines assurent notamment le stockage et le transport de substances, la défense immunitaire par les anticorps, l’identification cellulaire par les glycoprotéines du CMH et les contractions musculaires.

• 🔄 La synthèse d’une protéine comprend trois étapes:

  1. Transcription du gène en ARN messager
  2. Traduction de l’ARN messager en polypeptide
  3. Maturation du polypeptide en protéine fonctionnelle

• Les trois types fonctionnels d’ARN sont:

  • ARN messager, copie d’un gène codant pour une protéine
  • ARN ribosomique, associé à des protéines dans les ribosomes
  • ARN de transfert, qui transporte les acides aminés

• Pendant la traduction, l’ARN messager se lie au ribosome, les anticodons des ARN de transfert reconnaissent les codons et les acides aminés sont assemblés en chaîne polypeptidique.

Compléments

• La maturation peut comprendre:
  • Élimination de fragments
  • Formation de ponts disulfures
  • Fixation de polysaccharides

💡 Astuce mémo

Transcription → traduction → maturation

📖 18. Structure et fonctionnement des écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Ensemble formé par un environnement donné et toutes les espèces qui s’y nourrissent, y vivent et s’y reproduisent.
• Réseau trophique : Ensemble de chaînes alimentaires liées entre elles par des maillons communs.
• Effet de serre : L’effet de serre est un phénomène naturel qui maintient la température moyenne annuelle de la Terre à 15 °C, alors qu’elle serait de -18 °C sans lui.
• Pollution : Introduction ou augmentation de substances, particules, ondes ou bruits susceptibles de déséquilibrer le fonctionnement d’un écosystème.
• Fragmentation des habitats : Morcellement artificiel des habitats, qui empêche les individus de se déplacer et réduit les échanges de patrimoine génétique.
• Espèce exotique envahissante : Une espèce exotique est envahissante lorsque son introduction par l’Homme, son implantation et sa propagation menacent les écosystèmes, les habitats ou les espèces indigènes avec des conséquences négatives.

📝 Points essentiels

📌 La biocénose est l’ensemble des êtres vivants en interaction, tandis que le biotope est le milieu physique fournissant les ressources nécessaires à ces êtres vivants.

• Les producteurs sont des végétaux autotrophes qui fabriquent leur matière organique à partir de matière minérale et d’énergie lumineuse.

• Les niveaux de consommateurs sont:

  • Consommateurs primaires, ou herbivores
  • Consommateurs secondaires, ou carnivores
  • Consommateurs tertiaires, ou carnivores de carnivores

• Les détritivores fragmentent les cadavres et détritus, puis les transformateurs, notamment les bactéries et les champignons, les transforment en matière minérale utilisable par les producteurs.

• Dans un écosystème, l’énergie lumineuse est transformée en énergie chimique par les producteurs, transférée aux consommateurs puis aux transformateurs, et une partie est dissipée sous forme de chaleur à chaque transformation.

• La matière minérale est transformée en matière organique par les producteurs, circule entre les consommateurs, puis revient sous forme minérale grâce aux transformateurs.

• La biomasse est la masse totale des individus d’un niveau trophique par unité de surface et elle diminue généralement d’un niveau au suivant.

• Les cinq causes principales sont:

  • Changements climatiques
  • Pollutions
  • Surexploitation des ressources
  • Fragmentation des habitats
  • Invasions biologiques

• Les trois gaz à effet de serre cités sont:

  • Dioxyde de carbone CO2
  • Méthane CH4
  • Protoxyde d’azote N2O

• 🔄 Le réchauffement climatique entraîne notamment:

  1. Modification du cycle de l’eau
  2. Accroissement des phénomènes météorologiques extrêmes
  3. Fonte des glaciers et des calottes glaciaires

💡 Astuce mémo

Biotope = milieu physique ; biocénose = êtres vivants

📊 Tableaux de synthèse

Immunité innée et acquise

Types de nerfs