Les caractères de l' individu et son programme génétique.

en bleu, le résumé élèves.

I. Comment expliquer les ressemblances et les différences entre individus?

- Observation de photographies d'individus de 2 espèces (Homme et chimpanzé) pour dégager les ressemblances entre individus de l' espèce humaine : ce sont les caractères spécifiques, c'est-à-dire propres à l'espèce humaine.

- Observation de photographies de plusieurs individus de l'espèce humaine pour dégager les particularités que présentent les individus et qui permettent de les reconnaître : ce sont les variations individuelles.

Quelques variations individuelles (externes, peau et visage) : variations-individuelles.jpg

Il existe aussi des variations individuelles internes (groupes sanguins ...).

- On peut suivre la transmission de quelques variations individuelles ou caractères individuels chez des membres d'une famille, sur plusieurs générations : on obtient ce qu'on appelle un arbre généalogique :

arbre-genealogique.jpg

Questions : relevez 2 caractères présents chez plusieurs membres de cette famille, dans les 3 générations.

Comment peut-on appeler ces caractères individuels qui se transmettent d'une génération à l'autre?

- Les conditions de vie peuvent-elles modifier ces caractères individuels?

Observation de photographies de peau bronzée par le soleil, observation de l'évolution du volume des globules rouges dans le sang d'un sportif lors d'un séjour en altitude.

Montrez que les modifications des caractères "pigmentation de la peau" et "nombre de globules rouges dans le sang" ne sont pas héréditaires.

Chaque homme ou femme présente les caractères de l'espèce humaine. Mais chaque être humain est différent des autres : il possède des caractères individuels, propres qui font de lui un être unique et original.

Les caractères qui se transmettent de génération en génération sont des caractères héréditaires.

Les conditions de vie peuvent modifier l'expression de certains caractères héréditaires, mais ces modifications ne sont pas héréditaires.

                                                           Un arbre généalogique. (extrait du livre 3ème Bordas).

Les caractères héréditaires se transmettent des parents aux enfants. Or nous venons tous d'une cellule-oeuf qui ne présente pas ces caractères puisque c'est une simple cellule : elle contient donc un programme dit génétique, transmis par les parents.

Problème : où se trouve le programme génétique responsable des caractères héréditaires? Quel est le support du programme ou information génétique?

II. Le support de l'information génétique (ou héréditaire).

La cellule-oeuf contient un noyau et un cytoplasme. (Le noyau de la cellule-oeuf provient de la fusion de 2 noyaux : celui de l'ovule et celui du spermatozoïde).

1). Où est localisée l'information génétique?

a). Dans le noyau ou le cytoplasme de la cellule-oeuf?

Hypothèse que les élèves doivent formuler : ............................................................................................................

Pour vérifier l'hypothèse, expérience de transfert de noyau, dans la cellule-oeuf :

exp-de-transfert-de-noyaux-1.doc

b).La cellule-oeuf donne ensuite un individu formé de milliards de cellules. L'information génétique est-elle dans le noyau de toutes les cellules de l'individu?

Pour répondre à cette question : expérience de transfert de noyaux chez la brebis "Dolly" :

experience-de-transfert-de-noyaux-brebis-dolly.pdf

Bilan : l'information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-oeuf, ainsi que dans le noyau de toutes les cellules d'un individu.

2). Que contient le noyau, comme support de l'information génétique?

a). Découverte des chromosomes.

Séance de travaux pratiques avec utilisation du microscope et réalisation de dessins d'observation.

Observation microscopique de chromosomes dans les cellules de racines d'oignon : visibles quand la cellule est en division.

Observation microscopique de chromosomes dans les cellules de glandes salivaires de chironomes (vers de vase) : chromosomes toujours visibles.(chromosomes géants).

Fiche technique de manipulations : fiche-de-manipulations.pdf

Réalisation des dessins d'observation d'une cellule d'oignon et d'une cellule de glande salivaire de chironome montrant les chromosomes. (On compte 16 chromosomes dans la cellule d'oignon et 4 chromosomes dans la cellule de chironome). (Utilisation de la fiche : savoir faire un dessin d'observation).

Photographies pouvant servir à la réalisation des dessins : cellules-racine-d-oignon.jpg

cellules-glande-salivaire-chironome.jpg

Correction des dessins d'observation :   correction-cellules-d-oignon.jpg correction-cellules-chironome.jpg

Le noyau des cellules contient des filaments appelés chromosomes, visibles au microscope, seulement lorsque la cellule est en division. Le nombre de chromosomes est caractéristique de l'espèce.

b). Qu'en est-il pour l'espèce humaine?

Technique d'observation des chromosomes humains : prélèvement de cellules (globules blancs du sang), mise en culture, divisions des cellules, observation des chromosomes au microscope,éclatement de la cellule, dispersion des chromosomes, coloration et photographie des chromosomes dispersés.

on obtient ce qu'on appelle un caryotype : caryotype-humain.jpg

Comptage en vrac des chromosomes : on en compte 46.

On appelle caryotype la représentation photographique de tous les chromosomes d'une cellule.

 Toutes les cellules d'un individu contiennent dans leur noyau 46 chromosomes.

Tous les individus de l'espèce humaine possèdent 46 chromosomes dans leurs cellules. (sauf anomalies).

                                                            Caryotype humain. (extrait du livre de 3ème Bordas).

Nous savons maintenant que le programme génétique est localisé dans le noyau des cellules et que ce noyau contient des chromosomes.

Problème : comment montrer que les chromosomes sont le support du programme génétique et donc commandent les caractères de l'individu ?

III. Les chromosomes, support du programme génétique.

1). Les chromosomes et le déterminisme du sexe.

Pour montrer que les chromosomes déterminent le sexe d'un individu, il y a nécessité de comparer un caryotype masculin et un caryotype féminin.

1ère manière de faire la leçon : on met les élèves en situation de recherche, ils vont reconstituer leur caryotype.

Des caryotypes en vrac sont distribués aux élèves : caryotype N°1 aux filles et caryotype N°2 aux garçons.

caryotypes-en-vrac-1-feminin-2-masculin.jpg

Il faut ordonner, classer les chromosomes en fonction de leur taille et de leur forme.

(Remarque : chaque chromosome est formé de 2 filaments reliés entre eux en un point. Chaque chromosome porte des bandes transversales obtenues par coloration, qui peuvent être utilisées pour la reconnaissance des chromosomes).

Distribution d'une fiche : "représentation schématique des chromosomes humains", par table d'élèves, pour reconnaître et numéroter les différents chromosomes de 1 à 22 + des chromosomes dits X et Y.

representation-schematique-des-chromosomes-humains.jpg

Les élèves se rendent vite compte que chaque numéro est représenté 2 fois, donc qu'on peut associer les chromosomes par paires.

Une fois les chromosomes reconnus, ils sont découpés et collés par paires sur une feuille blanche. (Travail long, qui peut être fini à la maison). Chaque élève obtient ainsi son caryotype ordonné.

Modéle de présentation du caryotype ordonné :  modele-de-presentation-du-caryotype-ordonne.jpg

Comparaison des 2 caryotypes obtenus : commentaires et résultats.

Photographies de caryotypes ordonnés : caryotype-ordonne-feminin-1.jpg

                                                                               caryotype-ordonne-masculin-1.jpg

Tous les documents utilisés ici sont extraits d'une revue de l' APBG.

2ème manière de faire la leçon : à l'aide d'un logiciel informatique, les chromosomes sont rangés par paires selon leur taille et leur forme. Les paires sont ensuite numérotées de la plus grande à la plus petite. On obtient ainsi des caryotypes ordonnés. Les élèves travaillent directement sur les caryotypes ordonnés féminin et masculin.

Fiche de travail :  comparaison-caryotypes-masculin-feminin.pdf

Dans l'espèce humaine, chaque cellule possède 23 paires de chromosomes. La 23ème paire est différente selon le sexe de l'individu : XX pour les individus de sexe féminin, XY pour les individus de sexe masculin; c'est la paire de chromosomes sexuels.

C'est la présence du chromosome Y qui commande le sexe masculin.

2). Les anomalies de caryotypes.

Quelles sont les conséquences, pour un être humain, de la modification de son caryotype?

- Observation d'un film vidéo : "avoir un enfant à 40 ans" ou "hérédité et génétique humaine" de Jeulin.

Ces films présentent la trisomie 21 ou syndrome de Down ainsi que la technique de l'amniocentèse.

Fiche de travail : les-anomalies-chromosomiques.doc

Un nombre anormal de chromosomes (anomalie chromosomique) entraîne l'apparition de caractères différents chez l'individu concerné ou empêche le développement de l'embryon.