SÉQ. 1 : Ressemblances et différences au sein de l’espèce humaine

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève pourra - distinguer les caractères propres à l’espèce humaine des caractères variables entre individus ; - expliquer la base génétique des caractères héréditaires et l’influence de l’environnement sur certains traits ; - utiliser le vocabulaire scientifique adapté (allèle, génotype, phénotype, caractère acquis, etc.) ; - analyser des documents (photos, tableaux, schémas) pour identifier des ressemblances et des différences ; - résoudre des exercices de type BEPC portant sur l’hérédité simple et l’influence du milieu. **Prérequis** : connaissances de base sur la cellule (noyau, chromosome, ADN), la notion de caractère observable, et les différences entre plante et animal étudiées en 5ᵉ et 4ᵉ. --- ## Introduction contextualisée L’espèce *Homo sapiens* présente à la fois une grande unité (tous les humains partagent un même patrimoine génétique de base) et une diversité remarquable (couleur de peau, taille, groupe sanguin, etc.). Cette unité‑diversité est au cœur du programme de SVT de 3ᵉ : elle permet d’aborder la notion d’espèce, les mécanismes de l’hérédité et l’interaction gène‑environnement. Le présent chapitre s’appuie sur une approche par compétences : l’élève observe, décrit, explique et argumente à partir de documents réels (photos de familles, tableaux de groupes sanguins, courbes de taille). --- ## I. Prise de contact, présentation générale du programme annuel et évaluation diagnostic ### 1.1. Présentation du programme annuel de SVT (3ᵉ) Le programme officiel MINESEC/IGE s’articule autour de trois grands axes : 1. **La cellule et la génétique** (structure, fonction, hérédité) ; 2. **Les fonctions de la vie** (nutrition, respiration, reproduction) ; 3. **L’homme et son environnement** (santé, écologie, responsabilité citoyenne). Chaque axe est traité par compétences : observer, mesurer, représenter, expliquer, argumenter. ### 1.2. Évaluation diagnostic Avant d’aborder le chapitre, un court questionnaire (5 questions à choix multiples) permet de vérifier les acquis sur : - la définition d’un caractère ; - la différence entre caractère héréditaire et caractère acquis ; - la notion d’allèle dominant/récessif. Les résultats guident la différenciation pédagogique (exercices de remise à niveau pour les élèves en difficulté). > **À retenir** : Le programme de 3ᵉ SVT vise à développer chez l’élève la capacité à relier l’observation du vivant à des explications scientifiques fondées sur des preuves. --- ## II. Ressemblances entre les individus : les caractères de l’espèce humaine ### II.1. Définition d’un caractère de l’espèce Un **caractère de l’espèce** est un trait observable présent chez tous les individus de *Homo sapiens* et qui permet de les distinguer d’autres espèces. > **À retenir** : Un caractère de l’espèce est invariant (ou presque) au sein de l’espèce et constitue une partie du **phénotype** spécifique. ### II.2. Exemples de caractères de l’espèce humaine | Caractère | Description | Base biologique | |-----------|-------------|-----------------| | Bipedie permanente | Marche debout sur deux membres inférieurs | Structure du bassin, courbure lombaire | | Pouce opposable | Capacité de toucher le bout des autres doigts | Morphologie de la main, innervation spécifique | | Encéphalisation élevée | Volume cérébral moyen ≈ 1300 cm³ | Développement du néocortex | | Présence de 23 paires de chromosomes | Caryotype humain | ADN nucléaire | ### II.3. Démonstration : pourquoi la bipedie est un caractère de l’espèce 1. **Observation** : Tous les individus capables de marcher sans assistance présentent une posture verticale. 2. **Comparaison** : Chez les primates non humains (chimpanzé, gorille), la bipedie est facultative et limitée à de courtes distances. 3. **Preuve anatomique** : Le bassin humain est plus large et court, le fémur présente un angle valgus marqué, permettant le transfert du poids du tronc aux membres inférieurs. 4. **Conclusion** : Ces caractéristiques sont présentes chez tout individu sain de *Homo sapiens* dès la petite enfance ; elles sont donc considérées comme des caractères de l’espèce. ### II.4. Exemple 1 – Identification d’un caractère de l’espèce **Document** : Photo d’un nouveau‑né montrant les mains. **Question** : Quel caractère de l’espèce humain est visible ? **Résolution** : - Étape 1 : Observer la main → le pouce peut toucher le bout de l’index. - Étape 2 : Rappeler la définition du pouce opposable. - Étape 3 : Conclure que le pouce opposable est un caractère de l’espèce présent chez tous les humains. ### II.5. Exemple 2 – Caractère de l’espèce vs caractère variable **Document** : Tableau montrant la taille de 10 adolescents (150 cm, 152 cm, …, 178 cm). **Question** : La taille est‑elle un caractère de l’espèce ? **Résolution** : - Étape 1 : Rappeler que la taille varie considérablement selon l’alimentation, les gènes et l’environnement. - Étape 2 : Vérifier si tous les individus possèdent exactement la même taille → non. - Étape 3 : Conclure que la taille est un caractère **variable**, pas un caractère de l’espèce. > **À retenir** : Un caractère de l’espèce doit être présent chez **tous** les individus (ou presque) et peu influencé par l’environnement. --- ## III. Différences entre les individus : caractères héréditaires et caractères modifiés par l’environnement ### III.1. Caractères héréditaires Un **caractère héréditaire** est transmis des parents à la descendance par les gènes situés sur les chromosomes. Son expression dépend du **génotype** (allèles présents). > **À retenir** : La loi de Mendel (ségrégation et indépendance) gouverne la transmission des caractères héréditaires simples. #### III.1.1. Allèle dominant et récessif - Un **allèle dominant** (noté *A*) masque l’effet d’un allèle récessif (*a*) lorsqu’il est présent au moins en une copie. - Un **allèle récessif** ne s’exprime que lorsqu’il est homozygote (*aa*). #### III.1.2. Exemple de croisement monohybride (groupe sanguin ABO) Le gène *I* possède trois allèles : *Iᴬ* (antigène A), *Iᴮ* (antigène B) et *i* (aucun antigène). *Iᴬ* et *Iᴮ* sont codominants, *i* est récessif. **Croisement** : Père *Iᴬi* (groupe A) × Mère *Iᴮi* (groupe B). **Tableau de Punnett** : | | Iᴬ | i | |-------|----|----| | Iᴮ | IᴬIᴮ | Iᴮi | | i | Iᴬi | ii | - Génotypes possibles : *IᴬIᴮ* (AB), *Iᴮi* (B), *Iᴬi* (A), *ii* (O). - Phénotypes : 1 AB, 1 B, 1 A, 1 O (ratio 1:1:1:1). > **À retenir** : Dans un croisement monohybride avec allèles codominants, le ratio phénotypique est 1:1:1:1. ### III.2. Caractères modifiés par l’environnement (caractères acquis) Un **caractère acquis** résulte de l’influence du milieu (nutrition, climat, culture, entraînement) sur le phénotype, sans modification du génotype transmissible. > **À retenir** : Un caractère acquis n’est pas héréditaire ; il ne peut pas être transmis à la descendance par les gènes. #### III.2.1. Exemple : la taille humaine La taille dépend à la fois de facteurs génétiques (potentiel de croissance) et environnementaux (alimentation durant l’enfance, maladies). - **Potentiel génétique** : intervalle de taille possible déterminé par les allèles de nombreux gènes (ex. *HMGA2*, *GDF5*). - **Influence environnementale** : déficit en protéines ou en vitamine D peut réduire la taille réelle de 5 à 10 cm par rapport au potentiel. #### III.2.2. Démonstration : l’effet de la nutrition sur la taille 1. **Hypothèse** : Un apport calorique adéquat pendant la première décennie favorise la réalisation du potentiel génétique de taille. 2. **Étude** : Cohorte de 500 enfants suivis de 0 à 10 ans ; groupe A reçoit un supplément protéique, groupe B reçoit un placebo. 3. **Résultat** : À 10 ans, taille moyenne du groupe A = 138 cm, groupe B = 130 cm (différence significative, *p* < 0,01). 4. **Interprétation** : La différence observée provient de l’environnement (nutrition), pas d’un changement génétique. ### III.3. Exemple 1 – Détermination du groupe sanguin d’un enfant **Données** : Mère groupe O (*ii*), Père groupe AB (*IᴬIᴮ*). **Question** : Quels groupes sanguins sont possibles pour l’enfant ? **Résolution** : - Étape 1 : Écrire les génotypes possibles des parents. - Étape 2 : Construire le tableau de Punnett (voir ci‑dessus). - Étape 3 : Lire les génotypes fils : *Iᴬi* (A), *Iᴮi* (B). - Étape 4 : Conclure que l’enfant ne peut être que groupe A ou B (jamais O ou AB). ### III.4. Exemple 2 – Influence de l’exposition solaire sur la couleur de la peau **Document** : Courbe montrant la mélanine cutanée en fonction de l’indice UV reçu (0 à 12). **Question** : La couleur de la peau est‑elle un caractère héréditaire ou modifié par l’environnement ? **Résolution** : - Étape 1 : Rappeler que la capacité à produire de la mélanine est génétique (gène *MC1R*). - Étape 2 : Observer que, pour un même génotype, une exposition UV élevée augmente la mélanine (bronzage). - Étape 3 : Conclure que la couleur de la peau de base est héréditaire, mais son intensité actuelle peut être modifiée par l’environnement (soleil). > **À retenir** : Un caractère peut être à la fois héréditaire (potentiel) et modifiable par l’environnement (expression). --- ## Synthèse du chapitre - **Caractères de l’espèce humaine** : bipédie permanente, pouce opposable, encéphalisation élevée, 23 paires de chromosomes. - **Caractères héréditaires** : transmis par les gènes, obéissent aux lois de Mendel (ex. groupe sanguin ABO). - **Caractères acquis / modifiés par l’environnement** : dépendent du milieu (taille, bronzage, musculature). - **Méthodologie** : observation → description → explication génétique ou environnementale → argumentation. - **Outils** : tableau de Punnett, schéma de hérédité, graphiques d’influence environnementale. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Allèle | Variante d’un gène située au même locus sur les chromosomes homologues. | | Génotype | Ensemble des allèles possédés par un individu pour un caractère donné. | | Phénotype | Expression observable d’un caractère, résultant du génotype et de l’environnement. | | Caractère héréditaire | Caractère transmis des parents à la descendance par l’ADN. | | Caractère acquis | Caractère résultant de l’influence de l’environnement, non transmis génétiquement. | | Dominant | Allèle qui s’exprime même en présence d’un allèle différent. | | Récessif | Allèle qui ne s’exprime que lorsqu’il est présent en deux copies homozygotes. | | Codominance | Situation où les deux allèles d’un hétérozygote s’expriment pleinement et simultanément. | | Tableau de Punnett | Outil graphique permettant de prédire les génotypes des descendants d’un croisement. | | Hérédité | Transmission des informations génétiques d’une génération à l’autre. | | Environnement | Ensemble des facteurs externes (nutrition, climat, culture) pouvant influencer le phénotype. | | Mélanine | Pigment responsable de la coloration de la peau, des cheveux et des yeux. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 (niveau facile) **Énoncé** : Une femme de groupe sanguin A (*Iᴬi*) et un homme de groupe sanguin B (*Iᴮi*) ont un enfant. Quel est le pourcentage de probabilité d’avoir un enfant de groupe O ? **Corrigé** : 1. Génotypes des parents : mère *Iᴬi*, père *Iᴮi*. 2. Tableau de Punnett (voir section III.1.2). 3. Génotypes possibles : *IᴬIᴮ* (AB), *Iᴮi* (B), *Iᴬi* (A), *ii* (O). 4. Un seul des quatre cas donne *ii* → probabilité = 1/4 = 25 %. **Réponse** : 25 % de chances d’avoir un enfant de groupe O. --- ### Exercice 2 (niveau facile) **Énoncé** : Citer deux caractères de l’espèce humaine et expliquer pourquoi ils sont considérés comme tels. **Corrigé** : - **Bipedie permanente** : tous les humains capables de marcher adoptent une posture debout grâce à des adaptations du bassin et du fémur présentes chez chaque individu dès la petite enfance. - **Pouce opposable** : la capacité du pouce à toucher les autres doigts est due à la forme spécifique de l’os métacarpien et à l’innervation, présente chez tous les individus sains. --- ### Exercice 3 (niveau intermédiaire) **Énoncé** : Un couple présente les génotypes suivants pour le gène responsable de la maladie de l’anémie falciforme : mère hétérozygote (*HbA HbS*), père homozygote normal (*HbA HbA*). Quelle est la probabilité d’avoir un enfant atteint (homozygote *HbS HbS*) ? **Corrigé** : 1. Génotypes possibles de la mère : *HbA* ou *HbS* (probabilité ½ chacun). 2. Père ne transmet que *HbA*. 3. Tableau de croisement : | Mère \ Père | HbA | |-------------|-----| | HbA | HbA HbA | | HbS | HbA HbS | 4. Aucun enfant ne reçoit deux allèles *HbS* → probabilité = 0 %. **Réponse** : 0 % (aucun enfant ne sera atteint). --- ### Exercice 4 (niveau intermédiaire) **Énoncé** : Un adolescent de 15 ans mesure 165 cm. Son potentiel génétique de taille, estimé à partir de la taille de ses parents, est de 180 cm. Proposer deux facteurs environnementaux pouvant expliquer la différence observée. **Corrigé** : - **Alimentation insuffisante** durant l’enfance (apport protéique ou calorique faible) limite la croissance osseuse. - **Maladie chronique** (ex. maladie cœliaque non diagnostiquée) entraîne une malabsorption de nutriments essentiels à la croissance. --- ### Exercice 5 (niveau avancé) **Énoncé** : Dans une population, le gène *MC1R* possède deux allèles : *R* (cheveux roux, récessif) et *r* (cheveux non roux, dominant). La fréquence de l’allèle *r* est 0,8. En supposant l’équilibre de Hardy‑Weinberg, calculer la fréquence attendue des individus phénotypiquement roux. **Corrigé** : 1. Fréquence de *R* = 1 – 0,8 = 0,2. 2. Sous Hardy‑Weinberg, fréquence du génotype *RR* = p² où p = fréquence de *R*. 3. p² = (0,2)² = 0,04. 4. Le phénotype roux apparaît uniquement pour le génotype *RR* (allèle récessif s’exprime en homozygote). 5. Donc fréquence des individus roux = 0,04 = 4 %. **Réponse** : 4 % de la population est attendue présenter des cheveux roux. --- ### Exercice 6 (niveau avancé) **Énoncé** : Un groupe d’élèves mesure leur fréquence cardiaque au repos avant et après un entraînement de 8 semaines de course à pied. La moyenne passe de 72 bpm à 60 bpm. Expliquer pourquoi cette modification ne constitue pas un caractère héréditaire. **Corrigé** : - La fréquence cardiaque au repos dépend du conditionnement du système cardiovasculaire (volume systolique, efficacité du cœur). - L’entraînement améliore ces paramètres sans modifier l’ADN des gènes codant pour les protéines cardiaques. - Ainsi, la variation observée est une **acquisition fonctionnelle** (caractère acquis) qui n’est pas transmissible à la descendance par les gènes. --- ## Erreurs fréquentes | Erreur fréquente | Pourquoi elle se produit | Comment l’éviter | |------------------|--------------------------|------------------| | Confondre **caractère héréditaire** et **caractère acquis** en attribuant l’hérédité à des traits comme la musculature développée par le sport. | L’élève voit une différence entre individus et pense qu’elle vient forcément des gènes. | Rappeler que seuls les changements de l’ADN sont transmissibles ; demander si le phénomène apparaît chez des jumeaux élevés séparément. | | Penser qu’un **allèle dominant** élimine complètement l’effet de l’allèle récessif dans l’hétérozygote. | L’élève croit que le dominant « annule » l’autre. | Préciser que le dominant masque seulement l’expression phénotypique du récessif, mais que l’allèle récessif reste présent et peut être transmis. | | Utiliser le tableau de Punnett sans tenir compte de la **codominance** (ex. groupe sanguin AB). | L’élève applique toujours le schéma dominant/récessif. | Vérifier les relations d’allélisme données dans l’énoncé ; si codominance, représenter les deux phénotypes. | | Oublier de convertir les fréquences alléliques en fréquences génotypiques sous Hardy‑Weinberg (p², 2pq, q²). | L’élève applique directement p ou q au phénotype. | Rappeler systématiquement les trois équations de Hardy‑Weinberg avant de calculer. | | Interpréter une variation de taille comme purement héréditaire sans considérer l’environnement. | L’élève se base sur la ressemblance familiale. | Demander si les mêmes génotypes donnent des tailles différentes selon la nutrition ou la maladie. | | Confondre **phénotype** et **génotype** lorsqu’on décrit un caractère (ex. dire « le groupe sanguin A est un allèle »). | Manque de rigueur terminologique. | Insister sur les définitions : allèle = version du gène ; génotype = combinaison des allèles ; phénotype = expression observable. |