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Enseignement scientifique Terminale

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Thème 1 : Science, climat et société
Introduction
Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique
Objectif Bac : Thème 1
Thème 2 : Le futur des énergies
Introduction
Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 6
Les atouts de l’électricité
Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité
Ch. 8
Choix énergétiques et impacts
Objectif Bac : Thème 2
Thème 3 : Une histoire du vivant
Introduction
Ch. 9
La biodiversité et son évolution
Ch. 11
L’évolution humaine
Ch. 12
Les modèles démographiques
Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Objectif Bac : Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Annexes
Chapitre 10
Activité 2 - en groupe

L'anatomie humaine, produit d'une histoire évolutive

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Introduction
L'œil est un organe qui résulte de l'action de différentes forces évolutives, notamment de la sélection naturelle. D'autres structures anatomiques humaines peuvent également s'expliquer par une analyse évolutive.

Quelle est l'origine des caractéristiques anatomiques humaines ?
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Ce que j'ai déjà vu

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Groupe 1
Contraintes de construction et téton masculin

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Doc. 1
Le téton chez les humains

Placeholder pour Le téton chez les humainsLe téton chez les humains
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Doc. 2
Un développement sous contrôle génétique et hormonal

Un développement sous contrôle génétique et hormonal
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À la naissance, filles et garçons sont pourvus de tétons mis en place vers la 4e semaine de développement, grâce à des gènes présents sur le chromosome X.
À la puberté, l'augmentation dans le sang du taux d'hormones de type œstrogènes permet le développement des seins chez les femmes. Pendant la grossesse, l'hormone prolactine permet la fabrication du lait. Ce schéma général peut varier, notamment dans le cas de l'intersexuation.
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Doc. 3
Fonctions du téton masculin

Les tétons masculins n'ont pas de fonction de lactation (production de lait) car la production de prolactine est bloquée. Ils sont en moyenne 36 % plus petits que ceux des femmes. Dans quelques rares cas, on a pu mettre en évidence une faible production de lait : variations hormonales, traitements médicamenteux, ou encore dans le cas de populations qui, dans certaines cultures, consacrent beaucoup de temps aux bébés.
Le téton est une zone érogène : sa stimulation active le système de récompense, et participe ainsi à la sexualité humaine.
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Supplément numérique

Constitution des seins chez les hommes et les femmes
Placeholder pour La constitution des seinsLa constitution des seins
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Indicateurs de réussite
1. Avoir réalisé une comparaison de la structure et du développement des seins chez les hommes et les femmes.

2. Avoir montré que la mise en place du téton masculin est liée à une contrainte génétique lors du développement (contrainte de construction), indépendante du sexe.
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Groupe 2
Les dents de sagesse : une régression en cours ?

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Doc. 4
Image interactive
Radiographie des dents chez l'être humain adulte, vue de face

Placeholder pour Radiographie des dents chez l'être humain adulte, vue de faceRadiographie des dents chez l'être humain adulte, vue de face
M3
M3
M2
M2
M1
M1
P
P
P
P
C
C
I
I
I
I
Le nombre de dents peut varier selon les individus, mais le modèle chez l'adulte est pour chaque demi-mâchoire : 3 molaires (numérotées M1, M2, M3), 2 prémolaires (P), 1 canine (C), 2 incisives (I). Les dents de sagesse correspondent à la molaire M3 (en rose ici, fausses couleurs).
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Doc. 5
Comparaison du développement des dents définitives chez deux primates

Comparaison du développement des dents définitives chez deux primates
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Doc. 6
Image interactive
Radiographie d'un patient avant l'extraction de la molaire M3

Placeholder pour Radiographie d'un patient avant l'extraction de la molaire M3Radiographie d'un patient avant l'extraction de la molaire M3
M3
M2
M1
a
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Doc. 7
Évolution des dents de sagesse

Pour Charles Darwin, la dent de sagesse tend à disparaître : il évoque « la faiblesse de cette dent, qui naît la dernière [...] et fait souvent défaut ». Il est cependant difficile de tirer des conclusions à partir des statistiques sur les dents de sagesse ou des quelques fossiles disponibles. Il n'est pour l'instant pas possible d'affirmer que l'absence de formation de dents de sagesse corresponde à une évolution de l'être humain. Si ces absences semblent plus nombreuses, c'est parce qu'elles sont mieux diagnostiquées. Ainsi il peut s'agir d'incidents liés à la diversité humaine. Celui-ci aura sans doute encore longtemps une formule dentaire à 32 dents. Comme les dents de sagesse ne sont plus indispensables, les mutations qui touchent des gènes impliqués dans leur formation n'affectent pas le succès reproducteur des individus. Il est donc possible que les fréquences des allèles impliqués évoluent au hasard.
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Doc. 8
Quelques statistiques sur les dents

Personnes présentant un mauvais positionnement des dents de sagesse lors de leur croissance50 %
Proportion de la population actuelle dont au moins une dent (hors M3) ne pousse pas1 à 6 %
Proportion de la population actuelle dont au moins une dent de sagesse ne pousse pas20 à 30 %
Diminution de la taille des dents entre les humains actuels (H. sapiens) et l'homme de Dmanisi (H. georgicus), dont les fossiles sont datés de 1,8 Ma15 %
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Supplément numérique

Découvrez une hypothèse sur les dents et l'histoire évolutive des humains :
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Indicateurs de réussite
1. Avoir justifié l'appellation « dents de sagesse » en observant le moment de leur éruption dentaire.

2. Avoir discuté des différents arguments suggérant une régression ou non des dents de sagesse chez l'humain.

3. Avoir compris et expliqué la force évolutive à l'origine de l'évolution de ce caractère.
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Groupe 3
Supplément numérique
Formation de la crosse aortique et histoire évolutive des vertébrés

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Doc. 9
Organisation des arcs branchiaux chez le sandre

Le sandre est un vertébré d'eau douce. Il respire grâce à des branchies portées par les arcs branchiaux squelettiques. La présence d'arcs branchiaux est un caractère ancestral des vertébrés. Chez le sandre, l'arc branchial est constitué d'un arc squelettique osseux, d'une artère et d'un nerf. L'artère irrigue la branchie, permettant les échanges respiratoires.
Placeholder pour Anatomie d'une tête de sandreAnatomie d'une tête de sandre
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Source : Évolution, M. Ridley , 3e édition Wiley-Blackwell.
a. Anatomie d'une tête de sandre. b. Localisation des arcs branchiaux.
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Doc. 10
Embryon de vertébré

Placeholder pour Embryon de vertébréEmbryon de vertébré
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Embryon de souris à la 12,5e semaine de développement. Les arcs branchiaux sont impliqués dans la mise en place de diverses structures (mâchoire, etc.).
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Doc. 11
Devenir du 4e arc aortique au cours du développement

Devenir du 6e arc branchial au cours du développement
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Chez le requin, le 4e arc aortique permet l'irrigation sanguine d'une branchie. Lors du développement de l'embryon humain, des arcs branchiaux apparaissent également. La crosse aortique se met alors en place à partir de cet arc aortique, et irrigue les organes. Il n'y a donc plus de rapport avec une respiration branchiale.
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Vocabulaire

Arcs branchiaux : organes soutenant les branchies chez les vertébrés qui en possèdent. Ils participent à la mise en place d'autres organes pour ceux qui n'ont pas de branchies ou disparaissent au cours du développement embryonnaire.

Caractères : attributs qui permettent de classer les organismes dans des groupes.

Caractère ancestral : caractère n'ayant pas subi de modification évolutive.

Caractère dérivé : nouvelle version d'un caractère.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir compris à partir de quel arc branchial se forme la crosse aortique au cours du développement embryonnaire humain.

2. Avoir expliqué que l'anatomie humaine est liée à celle des vertébrés par une histoire évolutive commune (contrainte phylogénétique).
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Groupe 4
Les difficultés obstétriques, un exemple de compromis sélectif

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Doc. 12
Capacité crânienne humaine et de différentes espèces fossiles d' hominidés

Placeholder pour Capacité crânienne humaine et de différentes espèces fossiles d'hominidésCapacité crânienne humaine et de différentes espèces fossiles d'hominidés
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Source : Planet-terre, ENS de Lyon.
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Doc. 13
Caractéristiques du bassin et locomotion chez deux primates

Placeholder pour Caractéristiques du bassin et locomotion chez deux primatesCaractéristiques du bassin et locomotion chez deux primates
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a. Locomotion du chimpanzé et de l'humain. b. Caractéristiques des bassins de deux primates, vue de face.
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Doc. 14
Un conflit sélectif qui s'exprime par des difficultés obstétriques

Placeholder pour Un conflit sélectif qui s'exprime par des difficultés obstétriquesUn conflit sélectif qui s'exprime par des difficultés obstétriques
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a. Squelette du genre Australopithecus et du genre Homo. D'après les squelettes, les scientifiques attribuent une bipédie non exclusive aux Australopithecus.
b. Accouchement chez trois hominidés. Chez l'australopithèque et l'humain, le sacrum s'insère dans les ailes du bassin : le grand axe du canal d'accouchement est décalé, ce qui complique son bon déroulement.
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Vocabulaire

Hominidés : primates d'allure proche des humains possédant notamment un coccyx à la place de la queue et un sinus frontal.

Sacrum : extrémité de la colonne vertébrale.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir décrit comment évolue au cours du temps le crâne des hominidés ainsi que leur squelette.

2. Avoir compris quelles pressions de sélection s'exercent sur le bassin humain.

3. Avoir expliqué en quoi un compromis sélectif est à l'origine des difficultés obstétriques chez l'humain.
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Groupe 5
Les difficultés obstétriques : compromis évolutif

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Doc. 15
La pré-éclampsie et ses conséquences

L'hématome observable sur l'échographie est associé à une pré-éclampsie , une pathologie causée par une pression artérielle trop élevée chez la femme enceinte. Cette difficulté obstétrique touche 5 % des femmes enceintes. Sans traitement, elle peut-être fatale, puisqu'elle touche près de 80 000 femmes par an dans le monde et entraîne des accouchements prématurés. L'accouchement est déclenché lorsqu'elle est diagnostiquée.
Placeholder pour ÉchographieÉchographie
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Échographie d'un fœtus à 33 semaines de grossesse.
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Doc. 16
Pré-éclampsie et protéine fœtale Flt-1

Pré-éclampsie et protéine fœtale Flt-1
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Flt-1 est une protéine qui augmente la pression artérielle, et favorise donc la perfusion du placenta et la nutrition du fœtus.
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Doc. 17
Un conflit évolutif entre la mère et son enfant

Conflit évolutif
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Vocabulaire

Hématome  : accumulation de sang provoquée par la rupture des vaisseaux sanguins.

Pré-éclampsie : difficulté à l'accouchement potentiellement mortelle due à une pression artérielle trop élevée. Elle est responsable d'une atteinte des reins, du foie et d'accouchements prématurés et du cerveau chez la mère.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir expliqué l'effet attendu de la sélection naturelle sur des caractères délétères.

2. Avoir décrit les causes et conséquences de la pré-éclampsie.

3. Avoir expliqué comment l'expression de la protéine Flt-1 a pu se maintenir au cours du temps.
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