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I – Des molécules du vivant à la cellule : organisation fonctionnelle |
II – L'organisme : un système en interaction avec son environnement IntroII – L'organisme : un système en interaction avec son environnement
Cette partie aborde le vivant sous l'angle de l'organisme en s'appuyant sur des organismes animaux, puis en élargissant les exemples : son enseignement doit être relié aux autres parties de ce programme aussi explicitement que possible, pour éviter une vision « isolée » de l'organisme.
La première année identifie les différentes fonctions et appréhende leurs interrelations au sein d'un organisme. L'exemple d'un ruminant permet d'aborder les relations inter- et intra-spécifiques, prépare la place de cet organisme dans le fonctionnement des écosystèmes (§ III-B), et montre les interactions entre objectifs sociétaux (agronomie et technologie) et études scientifiques.
Le programme aborde la réalisation des fonctions à travers plusieurs exemples.
En première année, la reproduction aborde une première fonction ; elle prépare le lien avec d'autres échelles d'étude (§ III-A, IV-C…) et débouche sur le développement, qui relie le plan d'organisation à sa mise en place.
En seconde année, l'étude de la respiration exemplifie les mécanismes réalisant une fonction à différentes échelles d'étude et montre les relations entre organisation anatomique, fonction biologique et milieu de vie. Puis le contrôle du débit sanguin offre un exemple d'interrelations entre plusieurs systèmes de contrôle et de régulation au sein de l'organisme ; il montre comment l'intégration des diverses réactions autorise l'adaptation physiologique aux variations d'activité de l'organisme ou aux variations de milieu.
Les concepts des chapitres précédents sont ensuite généralisés à d'autres types d'organismes dont les Angiospermes. Plusieurs autres modèles, uni- ou pluricellulaires, montrent finalement la diversité des organismes, en préparant les aspects d'écologie (§ III-B) ou de phylogénie (§ IV-E) du programme.
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II-A L'organisme vivant : un système physico-chimique en interaction avec son environnement (1e année) |
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II-B Exemple d'une fonction en interaction directe avec l'environnement : la respiration (2e année) |
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II-C Exemple d'intégration d'une fonction à l'échelle de l'organisme (2e année) |
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II-D Ontogenèse et reproduction (1e année) |
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II-D-1 Reproduction des organismes animaux et végétaux |
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II-D-2 Développement d'un organisme animal |
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Développement embryonnaire et acquisition du plan d'organisation
Le développement embryonnaire animal se déroule suivant plusieurs étapes continues (segmentation, gastrulation, organogenèse) et permet la mise en place d'un plan d'organisation (larvaire ou juvénile).
Dans ses grands traits, cette succession est commune, en particulier chez les Vertébrés.
Différents mécanismes cellulaires interviennent qui permettent d'expliquer la multiplication des cellules (mitoses), la mobilité des cellules et des ensembles de cellules.
L'organogenèse repose sur la différenciation des tissus et des cellules.
Contrôle du développement embryonnaire
Des cellules issues par mitose du zygote, donc avec un même génome, se différencient progressivement en fonction de leur position, ce qui aboutit à la formation de territoires, d'organes, de tissus spécialisés occupant une place spécifique dans le plan d'organisation.
Cette évolution est contrôlée dans l'espace et dans le temps par des échanges d'informations reposant sur des communications inter et intracellulaires. Des cascades d'induction spécifient et modulent progressivement la différenciation des cellules et des territoires, modifient les caractéristiques de leurs réponses aux signaux (compétence) et spécifient de proche en proche leur devenir. In fine, ces systèmes d'information interagissent avec des réseaux de gènes, conservés dans l'évolution, dont l'expression est contrôlée par des facteurs de transcription et qui orchestrent le développement embryonnaire.
Dans les grandes lignes, ces modèles d'interaction se retrouvent, non seulement chez tous les animaux, mais aussi chez les plantes.
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L'étude du développement s'effectue sur des organismes modèles. Les étapes du développement sont étudiées sur un amphibien en se limitant au développement embryonnaire. L'étude du contrôle peut se référer à d'autres modèles.
- décrire les étapes du développement embryonnaire d'un Amphibien pour argumenter la mise en place progressive du plan d'organisation (acquisition du caractère pluricellulaire, symétrie et polarité, feuillets…) jusqu'au stade bourgeon caudal ;
Aucune mémorisation d'exemples complémentaires n'est exigée.
- lier les grands types de phénomènes constatés aux mécanismes qui les permettent (divisions cellulaires, adhérence intercellulaire, intervention du cytosquelette…) ;
- présenter un exemple de différenciation cellulaire, ainsi que les évènements génétiques associés (exemple préconisé : la différenciation du myocyte squelettique) ;
- transposer le modèle établi à d'autres cas de différenciation cellulaire à partir de documents ;
On se limite à un exemple pour chaque grand mécanisme.
Liens :
Mitose (§ IV-B) Organisation des cellules eucaryotes et de leurs matrices extracellulaires (§ I-A, I-B et I-D)
- exploiter des données permettant d'établir un système de régulation, le principe des méthodes étant fourni (Knock-out de gènes, utilisation de gènes rapporteurs, hybridations in situ…) ;
- présenter un exemple d'induction embryonnaire en s'appuyant sur un nombre limité de résultats expérimentaux ;
- identifier et définir les cellules inductrices et compétentes ;
- expliquer la relation entre induction, compétence et jeu du ou des signaux inducteurs ;
- définir et présenter les gènes de développement à partir de l'exemple des gènes homéotiques ;
- plus globalement, présenter un modèle de lien entre les phénomènes (induction, compétences), les signaux en jeu et l'évolution progressive des cellules au cours du développement embryonnaire ;
Liens :
Modalités de signalisation intercellulaire (§ II-C)
Propriétés des protéines et leurs interactions (§ I-A)
Aucune argumentation ni connaissance n'est exigible.
Il s'agit simplement d'être capable de transférer les concepts acquis sur les animaux, toutes informations nécessaires à l'analyse, à la discussion et au raisonnement étant fournies. |
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Travaux pratiques (5 séances) |
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Classe de terrain |
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II-E Diversité morpho-fonctionnelle des Angiospermes (2e année) |
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II-F Diversité morpho-fonctionnelle des organismes (2e année) |
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III – Populations, écosystèmes, biosphère |
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IV – La biodiversité et sa dynamique |
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