Annales gratuites Bac 1ère ES : Evolution et notion d'ancêtre commun

PLACE DE L'HOMME DANS L'ÉVOLUTION

Résistance des moustiques aux insecticides

Dans la région de Montpellier l'utilisation d'insecticides s'est faite à partir de 1968. Les épandages s'effectuaient dans un rayon de 20km autour de la côte avec une très grande efficacité au début. Ces insecticides, du type organophosphorés (OP), inhibent l'action de l'enzyme acétylcholine estérase. Les anomalies de fonctionnement du système nerveux qui en résultent entraînent la mort de l'insecte.
C'est en 1978 qu'on a découvert dans la région de Montpellier des moustiques présentant une acétylcholine estérase insensible aux insecticides OP. Chez ces moustiques, le gène qui code l'acétylcholine estérase est sous forme mutée.

Les documents qui suivent fournissent les résultats obtenus en 2002 sur des moustiques (larves ou adultes) prélevés à différentes distances de la mer : dans la zone d'épandage (de 0 à 20 km) et jusqu'à 40 km à l'intérieur des terres.

Document 1a : Sensibilité des larves soumises à une dose d'insecticide qui était systématiquement mortelle en 1968. Le pourcentage de larves survivantes a été évalué au bout de 24 heures.

Document 1b : Fréquence de la forme mutée du gène de l'acétylcholine estérase.

Première question (12 points)
Saisir des données et les mettre en relation

A partir de cet exemple, montrez que les conditions de l'environnement peuvent jouer un rôle important dans l'évolution d'une espèce.

Deuxième question (8 points)
Mobiliser des connaissances et les restituer

On considère que c'est avec le Chimpanzé que l'homme partage l'ancêtre commun le plus proche. Expliquez comment on établit les relations de parenté entre êtres vivants et précisez les caractères que devait posséder l'ancêtre commun à l'Homme et au Chimpanzé.

Question 1 : Exploitation de documents

I - L'ANALYSE DE L'ENONCE

a - Les thèmes et notions abordés

● Sélection naturelle
● Phénotype sélectionné et évolution des moustiques
● Mutation des gènes
Il vous a fallu être réfléchi et rigoureux. (cf. C)

b - Les coups de pouce du sujet

Vous avez compris l'idée essentielle :
● les conditions d'environnement ont changé avec l'utilisation des insecticides
● la résistance des moustiques a été découverte et s'est développée (mutation)
● la fréquence du gène muté a augmenté.
Si vous avez pu relier ces trois données en vous appuyant sur les documents, et sans dire de bêtises, vous pouvez respirer !

c - Les difficultés du sujet

● Vous vous êtes retenu de dire que c'est l'insecticide qui a provoqué la mutation à l'origine de l'acétylcholine estérase insensible aux insecticides = bravo !
Les mutations sont aléatoires et ne dépendent pas des caractéristiques du milieu. C'est la fréquence du gène muté qui change (document 1b).
● Vous avez bien noté qu'en 1968 l'insecticide était systématiquement mortel : c'est le point de référence pour comparer les données chiffrées de 2002.

II - L'ANALYSE DES DOCUMENTS

Document 1a : L'évolution du phénotype "résistance aux insecticides" entre 1968 et 2002

● En 1968 : 0% de survivants découverts
● En 1978 : on découvre des résistants
● En 2002 : de 85% à 100% de larves survivantes dans la zone d'épandage (puis diminution régulière jusqu'à 20% de 20 à 35 km de la mer)

Document 1b : L'explication moléculaire de cette évolution

● On peut penser qu'en 1968, l'allèle muté responsable de la résistance était en infime proportion (ou absent).
● En 2002, il est majoritaire (50 à 60%) dans la zone d'épandage.
Et on vous dit que ce gène muté rend la protéine correspondante insensible aux insecticides.
Vous avez dû pouvoir répondre à la question.

III - LA REPONSE A LA QUESTION

● On constate que le phénotype "résistance aux insecticides" était peu fréquent en 1968. Il a en effet fallu attendre 10 ans d'épandage pour le découvrir (en 1978).
● En 2002 ce phénotype est très largement majoritaire dans la zone d'épandage (cf II).
Les conditions d'environnement changeantes (la présence d'insecticide) ont entraîné l'évolution de l'espèce moustique.
● C'est la fréquence de l'allèle muté responsable de la synthèse d'une protéine insensible aux insecticides qui a augmenté pendant cette période (cf II).
Or chez les moustiques non mutés, la protéine ne fonctionne pas en présence d'insecticide et le moustique meurt.

On peut dire que l'environnement changeant a sélectionné les moustiques résistants porteurs de l'allèle muté. C'est la sélection naturelle. La fréquence de cet allèle a augmenté.

Question 2 : Restitution de connaissances

I - L'ANALYSE DE L'ENONCE

a - Les thèmes et notions abordés

Etablissement des relations de parenté
● données anatomiques (caractères dérivés, homologues)
● données moléculaires (séquences, mutations)

Caractères de l'ancêtre commun
Vous vous êtes certainement aperçus qu'exposer les règles d'établissement des parentés n'était pas si facile.

b - Les coups de pouce du sujet

Vous avez 8 points seulement à gagner : Il vous a fallu aller à l'essentiel.
Une bonne idée : définir les expressions "caractères homologues", "caractères dérivés".

c - Les difficultés du sujet

Malgré le temps qui est compté, il était souhaitable d'organiser votre réponse sur l'établissement des relations de parenté.

II – LE PLAN PROPOSE

1. L'établissement des parentés
a) Définition
b) Utilisation des caractères anatomiques
c) Utilisation des données moléculaires

2. Les caractères de l'ancêtre commun à l'Homme et au Chimpanzé
a) Principe
b) Le portrait robot de l'ancêtre commun

III - LA REPONSE A LA QUESTION

1. L'établissement des parentés

a) Définition
Etablir une parenté, c'est dire "qui est proche parent de qui". Ce n'est pas dire "qui descend de qui".

b) Utilisation des caractères anatomiques
Deux espèces sont proches parentes si elles partagent un grand nombre :
● de caractères homologues (qui ont même structure, même connexion avec les organes voisins, et même origine embryologique).
● de caractères dérivés (qui ont évolué à partir d'un état primitif)

c) Utilisation des données moléculaires
Lorsqu'un gène ou une protéine présents chez deux espèces possèdent des ressemblances de séquences nombreuses, on suppose que cela ne peut être dû au hasard. Les gènes ont pour origine un gène présent chez une espèce ancestrale. Les deux espèces dérivent donc d'un même ancêtre et sont parentes.
Plus les différences de séquences sont faibles, et plus les espèces sont proches parentes.

2. Les caractères de l'ancêtre commun à l'Homme et au Chimpanzé

a) Principe
Ce sont les caractères partagés à la fois par l'Homme et le Chimpanzé et qui sont hérités de cet ancêtre commun. Les Homininés primitifs donnent également une idée des caractères de cet ancêtre commun.

b) Le portrait robot de l'ancêtre commun
● il est africain
● il a une petite taille
● il a un cerveau peu développé
● il est partiellement bipède, et grimpe aux arbres
● il vit en communauté
● il fabrique des outils
● il est capable de transmettre des apprentissages, d'imiter (culture)
● il peut masquer ses intentions, et établir des alliances.