Gènes de développement et évolution biologique

Connaissance préalable : Les plans d'organisation des espèces ont une origine commune, le contrôle par des gènes du développement ou gènes homéotiques.

Document1 : Chronologies comparées du développement du crâne du chimpanzé et de l'Homme
Développement du crâne du Chimpanzé de la phase embryonnaire à l'âge de la maturité sexuelle (environ 7 ans)  Développement du crâne de l'Homme de la phase embryonnaire à l'âge de la maturité sexuelle (environ 14 ans)

Document2 : Chronologies comparées du développement d'autres organes du chimpanzé et de l'Homme
 Caractéristiques  Chimpanzé  Homme
 Age de la première molaire (= Fin de la période lactéale)  3 ans  6 ans
 Période de croissance  jusqu'à 12 ans  jusqu'à 20 ans
 Age de la maturité sexuelle  7 ans  14 ans
 Age de la remontée du trou occipital  2 ans  jamais
 Poids à l'âge adulte  50 kg  de 50 à 75 kg
 Rapport entre poids du cerveau adulte et poids du cerveau du foetus  2,3  3,5
 Durée de la multiplication des cellules nerveuses au stade embryonnaire (environ 5000 neurones formés par seconde)  2 semaines  8 semaines
 Locomotion  Bipédie temporaire = à la naissance
Quadrupédie = 6 ans		  Bipédie définitive = 3 ans

Document3 : Les gènes du développement
Des formes nouvelles d'êtres vivants, avec des plans d'organisation originaux, ont pu apparaître au cours du temps. Ces formes sont sous le contrôle de gènes du développement, dits "gènes homéotiques".
Termes à utiliser dans votre exposé :
- Néoténie : Possibilité de reproduction d'individus ayant gardé des caractères infantiles.
- Hétérochronie : Différence de développement dans le temps des organes les uns par rapport aux autres.Par rapport au type ancestral, l'hétérochronie peut présenter une accélération ou une décélération.
- Décélération : ralentissement du développement de l'organe par rapport à l'ancêtre,
- Accélération : la forme ancestrale apparaît plus tôt au cours du développement que chez l'ancêtre.
- Hypomorphose : la croissance s'arrête rapidement, donnant une taille du descendant inférieure et à morphologie juvénile.
- Hypermorphose : Croissance de l'individu prolongée, la morphologie atteinte est celle d'un adulte, mais exagérée.

Questionnaire
1. Commentez les deux animations sur la croissance des crânes. Comparez les formes des crânes entre les deux espèces, à l'âge embryonnaire, puis à l'âge adulte. Comparer le développement de la face par rapport au cerveau. Utilisez les expressions "caractère juvénile", "caractère adulte" dans votre commentaire.
2. Décrivez les observations présentées dans le document 2 (Utilisez les expressions "vitesse de développement", "durée du stade infantile", "hétérochronie" ...).
3. Montrez en conclusion, comment des innovations génétiques (touchant tout particulièrement les gènes homéotiques) peuvent être responsables de l'évolution des homininés (aidez-vous du document 3).

Réalisation : J. Aubry - Lycée Charles de Gaulle - CAEN