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Évolution

Introduction

Quand on parle d’évolution, on fait référence aux transformations se produisant autant chez les animaux que chez les végétaux au fil des générations.Les premières formes de vie sont apparues. Il y a environ 3,8 milliards d'années. Bien sûr, les espèces qui étaient présentes au tout début se sont pour la plupart éteintes. Il y’a eu au fil du temps plusieurs théories évolutives. Nous allons nous pencher sur les quatres théories qui ont contribué largement à la compréhension de l’évolution. Ensuite, nous allons analyser quelques scénarios et essayer de situer ces scénarios dans chacune des théories.

I) Les Quatres grandes théories

a) le Créationnisme ou la Théorie du Fixisme

James Ussher: Les espèces sont fixes et ne changent pas à travers le temps.

Utilisé jusqu'au 17ème siècle.

Plutôt que d'être purement scientifique, le créationnisme affirme que la nature (plantes, organismes, etc.) et des aspects tels que l'univers, la Terre, la vie et les êtres humains proviennent d'actes surnaturels de la création divine (comme Dieu).

Le créationnisme comprend un continuum de points de vue religieux, variant dans l'acceptation ou le rejet des explications scientifiques telles que l'évolution, qui décrivent l'origine et le développement des phénomènes naturels.

Le terme "créationnisme" fait référence à la croyance en une création spéciale, qui est l'affirmation que l'univers et les formes de vie ont été créés [tels qu'ils existent aujourd'hui] par l'action divine, et que les seules "vraies" explications sont celles qui coïncident avec un fondamentaliste chrétien. interprétation littérale dans le récit de la création de la Genèse de la Bible.

b) le Lamarckisme

Jean Baptiste Lamarck: L’environnement agit sur le vivant en provoquant des modifications physiques. Le besoin crée la caractéristique.

Publié en 1809.

Le « lamarckisme » - également connu sous le nom de théorie de Lamarck, héritage lamarckien ou néo-lamarckisme - est la notion selon laquelle un organisme peut transmettre à sa progéniture, des caractéristiques physiques que le parent a acquises par utilisation ou désuétude au cours de sa vie. Cette idée porte le nom du zoologiste français Jean Baptiste Lamarck (1744-1829), qui a incorporé la théorie de l'hérédité douce dans sa théorie de l'évolution, en complément de son concept d'orthogénèse, qui est un élan vers la complexité.

La plupart des manuels d'introduction opposent le lamarckisme à la théorie de l'évolution par sélection naturelle de Charles Darwin. Cependant, le livre de Darwin Sur l'origine des espèces a soutenu l'idée lamarckienne d'héritage d'utilisation et de désuétude. Le propre concept de pangenèse de Darwin impliquait également un héritage doux lamarckien.

De nombreux chercheurs à partir des années 1860 ont tenté de trouver des preuves de l'hérédité lamarckienne, mais celles-ci ont été expliquées - soit par d'autres mécanismes tels que la contamination génétique, soit par une fraude. La génétique mendélienne a supplanté la notion d'hérédité des traits acquis, ce qui a finalement conduit au développement de la synthèse moderne et à l'abandon du lamarckisme en biologie.

c) le Darwinisme  

Charles Darwin: Dans la nature, il existe plusieurs caractères.  Le caractère le plus avantageux  se répandra.

Sa théorie a été publiée en 1858.

Le "darwinisme" est une théorie de l'évolution biologique qui a été développée par le naturaliste anglais Charles Darwin (1809-1882). Cette théorie affirme que toutes les espèces d'organismes apparaissent et se développent grâce à la sélection naturelle de petites variations héréditaires qui augmentent la capacité de l'individu à rivaliser, à survivre et à se reproduire.

En 1837, Charles Darwin a commencé à travailler sur la théorie selon laquelle l'évolution se concrétise en raison des trois principes suivants :

Variation - un facteur de libéralisation, présent dans toutes les formes de vie. Darwin n'a pas tenté d'expliquer cela.

Hérédité - une force conservatrice qui transmet une forme organique similaire d'une génération à l'autre (il est important de noter que l'évolution ne se produit pas avec les individus, mais plutôt avec les populations)

La lutte pour l'existence - cela détermine les variations qui conféreront des avantages dans un environnement donné, modifiant les espèces grâce à un taux de reproduction sélectif.

En plus de cela, il est important de noter que le « darwinisme » avait des attachements persistants à la théorie créée par Jean Baptiste Lamarck, qui était le lamarckisme.

d) la Théorie Synthétique (ou néodarwinisme)

Les caractères sont les différentes représentations d’un gène. Les gènes qui procurent des avantages assureront la survie de l’individu et donc sa reproduction.

Le néodarwinisme est utilisé pour décrire l'intégration de la théorie de l'évolution par sélection naturelle de Charles Darwin avec la théorie de la génétique de Gregor Mendel. Le terme « néo-darwinisme » marque la combinaison de la sélection naturelle et de la génétique, tel qu'il a été modifié depuis sa première proposition.

L'évolution d'un point de vue néo-darwinien est définie comme un changement génétique dans les populations à travers le temps, les organismes modernes étant les descendants d'organismes différents plus anciens. En plus de la sélection naturelle, la mutation, la dérive génétique (fluctuations aléatoires de la fréquence des gènes dues au changement) et le flux de gènes sont considérés comme des facteurs importants de changement évolutif, la mutation étant la « source ultime » de variation génétique.

II) Étude de cas

Cas 1: L’humain a développé des capacités intellectuelles de plus en plus grandes au cours des âges.

Le créationnisme ou la théorie du fixisme : C’est Dieu qui créa l’humain.

Le Lamarckisme : l’humain évolue fréquemment de manière spontanée. L’environnement le pousse à se complexifier. Le changement de milieu le pousse à modifier ses organes. Les modifications sont induites par le milieu et les caractères sont transmis à la descendance. Avec le temps, l’homme s’adapte et se transforme à son milieu en devenant de plus en plus intelligent. Les transformations sont graduelles et transmises à la descendance.

Le Darwinisme : les êtres humains ont tous la même origine. Il existe dans une population humaine diverses personnes avec des traits de caractères différents. L’évolution de l’homme est causée par la sélection naturelle et des variations spontanées héréditaires. Les ressources étant limitées, il y’a la compétition entre les humains et certaines populations disparaissent. La compétition conduit à la sélection naturelle des individus plus aptes à vivre dans un milieu donné aux ressources limitées et ainsi l’adaptation des espèces à leur milieu de vie est expliquée par la sélection naturelle. Ceux qui sont avantagés ont plus de chances de survivre et vont se reproduire plus. Ils vont transmettre leurs gènes à leurs descendants. De génération en génération, il y’a une sélection naturelle et avec le temps, l’homme s’adapte à son milieu en devenant plus intelligent.

La Théorie Synthétique (ou néodarwinisme) : L’évolution de l’homme est le fruit d’une modification progressive et continue des êtres vivants au cours des générations. La reproduction implique une hérédité où le matériel héréditaire subit au niveau moléculaire, des modifications par mutations, aboutissant ainsi à une grande diversité. Les mieux adaptés ont plus de chances de survivre et de se reproduire. Les mutations sont à l’origine des variations. Les caractéristiques des individus les plus adaptés ont plus de chance de se répandre dans la population. La génétique fournit un modèle de transmission des caractéristiques d’une génération à l’autre. Les caractéristiques sont définis dans les chromosomes qui sont constitués d’une séquence de gène.

Cas 2 : Les taupes qui vivent majoritairement sous la terre possèdent des yeux cachés sous une peau. Ce type de taupes est presque aveugle.

Les taupes sont des mammifères qui creusent et vivent dans des galeries souterraines. Elles possèdent des yeux minuscules cachés sous leur fourrure et tout juste capables de percevoir les variations entre le jour et la nuit.

Pourquoi vivent-elles sous terre mais ont tout de même les yeux?

Normalement, l’évolution de la taupe aurait dû faire disparaître ces organes qui sont inutiles pour l’animal. L'erreur est de croire que tous les éléments de la nature devraient avoir une cause sensée et rationnelle.

Le Lamarckisme explique l’atrophie de la taupe par le fait que la taupe vit dans l’obscurité (Environnement sombre). Vu que l’environnement est sombre, ses yeux perdent peu à peu leurs fonctions à cause d’un manque d’usage.

Le Darwinisme :

En réalité, la sélection naturelle favorise uniquement les éléments utiles à la survie ou à la reproduction de l'espèce. Dans le cas de la taupe, la sélection naturelle favorise la survie et la fécondité. Le fait que la taupe possède ou non des yeux n'est ni un avantage, ni un handicap. La sélection naturelle n'a donc pas prise sur ce genre d'éléments. Le fait que les yeux de la taupe se dégradent progressivement est simplement dû à l'inutilité de les maintenir fonctionnels. Les taupes naissant avec des yeux de moindre qualité sont toujours capables de survivre et de se reproduire, ce qui répand progressivement cette tare au sein de l'espèce.

Mots clés :

La théorie de l’évolution : permet d'expliquer la diversité des formes de vie rencontrées dans la nature, en partant du principe que chaque espèce vivante se transforme en cours au cours des générations, tant sur un plan morphologique que génétique.

Le Créationnisme : Doctrine selon laquelle les espèces vivantes ont été créées telles qu'elles existent aujourd'hui.

Le Lamarckisme : Théorie transformiste qui explique l'évolution des êtres vivants par l'influence directe du milieu et par l'hérédité des caractères acquis.

Le Darwinisme : Théorie de Darwin d'après laquelle les espèces évoluent selon les lois de la sélection naturelle

La théorie synthétique : une théorie darwinienne de l'évolution basée sur la sélection naturelle de variations aléatoires du génome

Espèce : Ensemble des êtres vivants d'un même genre ayant en commun des caractères distinctifs et pouvant se reproduire

Hérédité : Transmission des caractères d'un être vivant à ses descendants par l'intermédiaire des gènes.

La sélection naturelle : un ensemble de phénomènes qui induisent chez les organismes vivants des différences dans le succès reproductif selon les caractères portés par ces organismes.

La mutation : une modification rare, accidentelle ou provoquée, de l'information génétique (séquence d'ADN ou d'ARN) dans le génome.

Le gène : Unité définie localisée sur un chromosome, grâce à laquelle se transmet un caractère héréditaire 

Mythes ou réalités

1. “L'évolution est une théorie sur l'origine de la vie,”

Alors que la théorie de l'évolution discute des idées et des preuves concernant les origines de la vie (par exemple, quelles molécules organiques sont venues en premier, etc.) - l'origine de la vie n'est pas l'objectif central de la théorie de l'évolution. La majorité de la biologie évolutive discute de la façon dont la vie a changé après l'origine. Il déclare que quelle que soit la façon dont la vie a commencé, elle a commencé à se ramifier et à se diversifier. La plupart des études sur l'évolution sont axées sur les processus de ramification et de diversification. 

2. “Les organismes individuels peuvent évoluer au cours d'une même durée de vie,”

Plutôt que des organismes individuels évoluant au cours d'une seule durée de vie, le changement évolutif est basé sur les changements dans la constitution génétique des populations. Les changements chez un individu au fil du temps peuvent être liés au développement ou causés par la façon dont l'environnement affecte un organisme. Cependant, ils ne sont pas causés par des changements dans ses gènes. De nouvelles variantes génétiques sont produites par mutation aléatoire, et au cours de nombreuses générations, la sélection naturelle peut favoriser certaines variantes, les faisant devenir plus courantes dans la population.

3. “L'évolution ne se produit que lentement et progressivement”

Bien que l'évolution se produise lentement et progressivement, elle peut également se produire rapidement. Il existe des exemples d'évolution lente et régulière (l'évolution d'un cheval, par exemple) mais il y a aussi des cas où l'évolution s'est produite rapidement, l'évolution des Sulawesi Babblers sert d'exemple. De nombreux facteurs différents peuvent favoriser une évolution rapide : petite taille de la population, temps de génération courts, grands changements dans les conditions environnementales...

Sources

https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/lamarck-darwin-deux-visions-divergentes-monde-vivant/

http://svt.tice.ac-orleans-tours.fr/php5/publis/evolution/evolution.htm

https://intra-science.anaisequey.com/biologie/categories-bio/43-evolution/175-yeux-taupes

https://www.u-picardie.fr/beauchamp/conferences/www.musee-terra-amata.org/

http://svt.tice.ac-orleans-tours.fr/php5/publis/evolution/evolution.htm

https://www.newscientist.com/article/dn13620-evolution-24-myths-and-misconceptions/

https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/misconceptions_faq.php#a5

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201008104229.htm

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La Biodiversité en Agriculture

Mots clés

Biodiversité : la variété au sein de chaque espèce (diversité génétique) que la variabilité en espèces d’une région (diversité spécifique) et la variabilité des écosystèmes (diversité écosystémique).

Herbicide : Substance active ou préparation phytotoxique dont la propriété est de tuer les végétaux plus particulièrement les mauvaises herbes.

Glyphosate : produit toxique, irritant et écotoxique et selon le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) cancérogène probable, mais pas selon les autres agences sanitaires internationales qui se sont prononcées.

OGM : Un organisme génétiquement modifié (OGM) est un organisme (animal, végétal, bactérie) dont on a modifié le patrimoine génétique (ensemble de gènes) pour lui conférer une caractéristique nouvelle. Exemple : introduire dans un maïs un gène de résistance à un insecte

Transgène : Gène ajouté au patrimoine génétique d'un être vivant.

Roundup Ready : Nom commercial d’un herbicide produit par la compagnie Monsanto.

Microorganisme : Organisme vivant microscopique, généralement invisible à l'œil nu et observable à l'aide d'un microscope.

Mycètes : Organisme faisant partie de la famille des eumycètes, dont il tient son nom. Autrement dit, le mycète est un champignon.

Fusarium : Champignons regroupant plusieurs espèces phytopathogènes susceptibles d’attaquer un grand nombre de plantes, provoquant des maladies appelées fusarioses.

Adventices : Mauvaises herbes ou plantes qui poussent dans un endroit sans y avoir été intentionnellement installée.

Introduction

La biodiversité est un sujet tellement important dans la vie de la planète. Plus la biodiversité est grande dans un écosystème, plus cet écosystème est en santé. Ainsi, un écosystème diversifié endure plus facilement les changements climatiques qu’un écosystème moins diversifié. Nos systèmes agricoles font appel à un nombre de plus en plus restreint d’espèces de plantes et d’animaux pour produire des aliments. Cela signifie que la biodiversité est de plus en plus petite.

Le monde évolue et les conséquences des actes des êtres humains ont commencé à avoir un impact dans l’environnement. Les écosystèmes sont en danger puisqu’il y a une perte de la biodiversité qui est en train de se développer chaque jour, et si les humains n’interviennent pas maintenant pour essayer d’arrêter ce processus, les conséquences peuvent être dévastatrices.

Les herbicides sont des produits conçus pour lutter contre des plantes indésirables. Les herbicides ont une action spécifique et permettent d’éliminer les mauvaises herbes sans nuire à la récolte. Mais ces produits peuvent provoquer des dommages aux récoltes par exemple : la sécheresse, le gel, des carences en éléments nutritifs, des insectes ravageurs, des nématodes et des maladies. Il arrive fréquemment que les dommages causés par un herbicide soient associés à des caractéristiques précises, souvent présentes uniquement dans une portion du champ (des zones où plus d’un passage de pulvérisation a eu lieu, des points élevés ou en contrebas dans le champ, la bordure d’un champ). Nous étudierons le cas du maïs avec l’utilisation de l’herbicide « Round-up » de la compagnie Monsanto.

Étude de cas : Le maïs

Le maïs est une plante appartenant à la famille des graminées, constituant historique de l’alimentation de base de civilisation d’Amérique Centrale d’où la plante est originaire. Aujourd’hui la plante est devenue la première céréale cultivée dans le monde, devant le riz et le blé. Son utilisation comme maïs fourrage pour l’élevage ou maïs grain pour l’alimentation humaine, l’alimentation animale, les industries agroalimentaires et l’industrie font du maïs une plante d’une formidable diversité d’usage. Au Canada, le maïs est la troisième culture en importance, il compose une considérable partie des biens d’exportations internationales du pays et compose un large secteur du marché économique canadien. En fait, les agriculteurs canadiens ont déclaré que leur superficie totale ensemencée en maïs-grain mesure 3,6 millions d'acres en 2018. En Ontario, la plus grande province productrice, les agriculteurs ont plantés 2,2 millions d'acres. Évidemment la production de maïs de qualité est un élément très important pour plusieurs secteurs canadien, la qualité des cultures dépendent de plusieurs facteurs notamment de la santé générale de l’environnement où elles croissent.

Les différentes espèces présentes dans un champ de maïs.

L’importance et le rôle de certaines espèces dans le champ de maïs.

Le vers de terre fait partie du règne d’animaux, ils labourent en profondeur sans bousculer l'agencement des couches de terre et creusent des galeries qui permettent à l'eau de pluie de s'infiltrer, et non de ruisseler, et aux racines de s'ancrer. Les vers de terre sont extrêmement importants pour la santé générale des sols et en tourne, ils sont responsables pour la qualité de nos cultures de maïs. Ils font un nombre de d’activité essentielle au surplus de ce qui a été mentionné précédemment telles que : aération du sol (permettant l’oxygène à pénétrer le sol, important pour le microbiome souterrain), la fertilisation par excréments, l’enrichissement des sols, etc.

La culture du maïs est étroitement associée à celles des haricots et des courges appartenant au règne de végétaux. Le trio est communément référé par les « trois sœurs de l’agriculture ». La technique relativement simple et performante qui procure de nombreux avantages agricoles a été conçu par les femmes iroquoiennes. Les haricots et les courges servent comme plantes compagnes qui établissement des relations mutuellement bénéfique. « Ainsi, les monticules permettent un meilleur drainage et favorisent la croissance des germes en offrant plus de surface aux rayons de soleil. Alors que les tiges de maïs servent de tuteur permettant aux haricots de grimper vers la lumière, ces derniers fixent l'azote dans le sol, ce qui est bénéfique au maïs et aux courges. Les courges, avec leurs grandes feuilles, tapissent le sol du monticule permettant ainsi de conserver l'humidité et de réduire la croissance des mauvaises herbes. »

Les mycorhizes sont des mycètes (champignons) et le résultat entre l’association symbiotique appelé mycorhization, entre des champignons et les racines des plantes. Le champignon colonise les racines augmentant l’absorption de nutriment attiré par l’organisme et multiplie la croissance des racines.

Introduction à « Roundup Ready »

La compagnie américaine Monsanto a commercialisé un « herbicide total » dont la substance active est le glyphosate, exclusivement produite par Monsanto. Le glyphosate seul est peu efficace mais complémenté par l’ajout des produits chimiques par les industries pour le rendre plus actif et faciliter l’absorption dans les plantes, la substance est rendue très efficace. Le produit s’absorbe par les feuilles et se diffuse aux racines de la plante. La molécule de glyphosate est aussi appelée « herbicide total » à cause de sa tendance à tuer toutes les plantes sans distinction, à l’exception de celles génétiquement modifiées pour lui résister. Monsanto, la compagnie parent de l’herbicide, notamment du glyphosate, est sujet de controverse dans le monde d’agriculture à cause de ses effets nuisibles sur la biodiversité, l’environnement et sur l’homme. Pourtant, le produit « Roundup » est l’herbicide le plus vendu malgré des forts soupçons qu’il est la cause de plusieurs effets néfastes environnementaux.

Les effets de « Roundup Ready » sur les cultures.

L’herbicide « Roundup » est commercialisé comme « weed killer » qui contrôle et élimine les mauvaises herbes aussi appelé adventices. Les adventices sont en compétition permanente avec les cultures humaines depuis les débuts de l’agriculture. Leur croissance est expéditive et l’herbe est expert dans la colonisation de terres nues, elles peuvent réduire considérablement la productivité des surfaces agricoles si elles demeurent incontrôlées. Comme l’extermination de ces petites plantes persistantes dans les vastes champs est presque impossible, la solution chimique permet de pulvériser la surface agricole rapidement, facilement et relativement peu coûteux. Mais, comme mentionné auparavant, « Roundup » est un herbicide total, si le produit se fait distribuer trop librement il risque de ne pas seulement détruire les plantes indésirables mais aussi de détruire les cultures. Une fois pulvérisée, la molécule glyphosate est absorbée par le système caulinaire des plantes et bloque la production d’une enzyme (EPSPS) qui contrôle la fabrication de plusieurs acides aminés nécessaires à l’élaboration des cellules. Il tue alors la plante sur laquelle il est pulvérisé. C’est ainsi que les plantes dépérissent en quelques jours.

L’utilisation de « Roundup » dans le processus de dessication des cultures

« Roundup Ready » est l’herbicide de choix pour plusieurs agriculteurs en ce qui concerne la pratique définit par l’élimination d’humidité contenue dans une substance (l’action de dessécher) appelé la dessiccation des cultures. En principe, cela tue toutes les plantes en même temps, ce qui les rend uniformément sèches et plus faciles à couper. La dessiccation accélère le vieillissement des plantes. Avant la dessiccation, les cultures devraient sécher naturellement à la fin de la saison. D’autres avantages incluent l’obtention d’une maturation plus uniforme et la récolte peut être faite plus tôt ; les mauvaises herbes seront déjà traitées pour une culture future ; une maturation précoce permet une replantation précoce. Aussi la dessication réduit les matières vertes dans la récolte, ce qui réduit et allège le travail des machines de récolte.

Les plantes « Roundup Ready »

Une plante « Roundup Ready » est une plante transgénique qui est capable de tolérer le glyphosate. En d’autres mots, les plantes « Roundup Ready » sont des plantes génétiquement modifiées pour résister la propriété exterminatrice, la molécule glyphosate, composant l’herbicide de Monsanto. Ces plantes ont une tolérance envers le transgène EPSPS introduit dans les plantes. La particularité de la présence du transgène EPSPS dans les plantes « Roundup Ready » assurent qu’elles continuent de catalyser la synthétise des acides aminés aromatiques essentiels à la croissance malgré la présence de glyphosate. Selon un article écrit en 2017, par journaliste William Van den Broek :

« Le glyphosate est d’autant plus addictif pour les agriculteurs (et d’autant plus stratégique pour les semenciers) qu’il fonctionne en combinaison avec des semences spécialement créées pour lui résister. Autrement dit, un maïs OGM Monsanto résistera au Roundup tandis que les plantes indésirables seront détruites. Cette combinaison OGM/glyphosate est une drogue à accoutumance qui fait la fortune des semenciers3. »

Les avantages de l’utilisation des graines « Roundup Ready »

Malgré toute les controverses liées autour de l’utilisation des produits « Roundup Ready », plusieurs agriculteurs ne veulent pas lâcher les graines « Roundup ». L’utilisation continuelle des produits de Monsanto met en évidence qu’il y a en fait des avantages associés à ces graines.

« En ce qui concerne la durabilité des cultures génétiquement modifiées et leurs impacts environnementaux, les promoteurs de ces techniques mettent en avant des arguments agronomiques et la simplification du travail des agriculteurs. Voici les principaux avantages évoqués :

Une plus grande flexibilité des dates de désherbage, propre à l’utilisation d’herbicides de post-levée

La possibilité de raisonner le désherbage en fonction de l’émergence des mauvaises herbes et de l’infestation constatée des parcelles ;

L’efficacité du glyphosate en tant qu’herbicide à très large spectre. En complément de ces arguments agronomiques, des arguments environnementaux sont aussi avancés :

Le désherbage exclusif avec du glyphosate devrait entraîner une réduction des quantités totales d’herbicides appliquées (de 20 à 85 % selon le programme de désherbage substitué) avec une réduction du nombre des substances actives et donc de la diversité des polluants potentiels (Darmency, 2010 ; Messéan, 2000 ; Shaner, 2000) ;

Le glyphosate est censé avoir un moindre impact écotoxicologique que les herbicides couramment utilisés, en particulier sur les écosystèmes aquatiques (Giesy et al., 2000). Dans ce sens, l’introduction des cultures génétiquement modifiées pourrait être envisagée comme une stratégie de protection de la qualité des eaux et de réduction de la contamination des eaux par les herbicides souvent retrouvés lors des campagnes de surveillance. ».

Les désavantages de l’utilisation des graines « Roundup Ready » sur la biodiversité

Une étude récente sur les effets du glyphosate sur les microorganismes colonisant le système racinaire de soja transgénique tolérant le glyphosate a révélé une augmentation de la présence et de la densité des Fusariums, des champignons appartenant au règne des mycètes. Dans un cas similaire, en 2007, il a été reporté que les cultivateurs de coton australiens et américains avaient noté une réapparition des fusarioses, déclenché depuis l’introduction de lignées de coton Roundup Ready. Cela met en question les effets des traitements de glyphosates sur la biomasse et la diversité microbienne des sols. L’apparition accroissant des Fusariums pourrait être la conséquence d’activité respiratoire enzymatique faible de ces mêmes sols. De même, ce facteur lié à la diminution de la présence de bactéries dont le rôle est de produire des antifongiques pourrait être à l’origine d’un accroissement d’autres maladies fongiques qui ont également été détecté sur des céréales plantées immédiatement après un traitement de parcelles par le glyphosate. Des bactéries permettant de stimuler la croissance du système racinaire des végétaux peuvent présenter une sensibilité au glyphosate.

Il est mentionné aussi que le glyphosate a des effets au niveau aquatique, aérien ou d’un sens plus général les effets sur d’autres organismes dans l’écosystème. Les graines seules ne semblent pas avoir d’effets néfastes apparent, pourtant accouplé avec l’herbicide, le glyphosate peut être transporté dans des milieux aquatiques. « Les analyses de risque montrent que les plantes aquatiques et les algues sont relativement plus sensibles aux herbicides contenant du glyphosate que les animaux aquatiques. Parmi les animaux aquatiques, les poissons et les larves d’amphibiens (têtards) sont particulièrement sensibles aux produits contenant du POEA (un surfactant utilisé dans certains herbicides à base de glyphosate). Le potentiel de risque est le plus élevé pour les amphibiens des petits milieux humides peu profonds. »

L’impact sur les champs de maïs si certaines espèces disparaissent.

La disparition d'espèces qui jouent un rôle important dans les écosystèmes, par exemple dans l'équilibre entre proies et prédateurs ou bien le contrôle des populations de plantes ou d'animaux nuisibles, peut avoir des conséquences écologiques dommageables et difficiles à prévoir. Par exemple, dans les champs de maïs, la présence d’insectes nuisibles ou inoffensifs attire des prédateurs tels que les oiseaux et les petits mammifères. Les prédateurs maintiennent l’équilibre de la chaine alimentaire. Aussi, ils se nourrissent des insectes nuisibles qui s’alimentent des épis de maïs. S’il y a un déclin dans la source d’alimentation des prédateurs, ils seront forcés à chercher leur nourriture ailleurs, c’est-à-dire, ils n’effectueront plus les activités secondaires qui auraient été accomplies grâce à leur présence comme la fertilisation des sols par excrément ou lors de la transportation de la nourriture, disséminant ainsi les graines dans la nature. De plus, l'appauvrissement des milieux naturels a souvent des conséquences indirectes qui affectent les humains. L’activité bactérienne du sol et le microbiome de la terre encourage la croissance des racines. On dépend de ces microorganismes pour l’enrichissement et la fertilisation des sols assurant des cultures abondantes et qualitatives. Cela impact directement l’économie en exportation de biens agricoles du Canada et affecte la quantité de production d’aliments de consommation. Similaire à « l’effet domino », l’extinction d’une espèce peut en entraîner d’autres. Notre environnement est résistant mais toujours fragile.

La perte de biodiversité et sa menace à la vie sur terre.

La biodiversité c'est la « variabilité des organismes vivants de toute origine y compris, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie ; cela comprend la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des écosystèmes. »

La biodiversité s'évalue suivant trois niveaux de diversité biologique : 

La diversité écologique (ou diversité des écosystèmes). Les écosystèmes sont différents en fonction du support de vie (biotope) modelé par la situation géographique, le paysage, le relief, le climat...

La diversité spécifique (ou diversité des espèces). Dans un même écosystème, on trouve des espèces vivantes très différentes.

La diversité génétique (ou diversité des gènes). Le patrimoine génétique des animaux différencie les individus au sein d'une même espèce

La perte de la biodiversité pose une énorme menace à la vie sur terre. Chaque organisme présent dans un milieu collectif joue un rôle dans son écosystème. La biodiversité assure les fonctions clé de l'écosystème notamment la reproduction et croissance d'organismes vivants, cycles de production d'éléments nutritifs, à cause de la perte de biodiversité ces fonctions clés deviennent de plus en plus incertaines. Le déclin de biodiversité peut déclencher un déséquilibre dans les services organiques indispensables. Donc, la perte de la biodiversité affecte négativement le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes. Selon de récentes études, la perte de biodiversité dans le monde est comparable à celui d’autres changements globaux comme le réchauffement climatique ou l’excès du versement d’azote par l’agriculture.

Analyse critique : Dois-je utiliser les graines « Roundup Ready » de la compagnie Monsanto si je suis une agricultrice?

Ma réponse serait NON.

Premièrement, je ne trouve pas que je dois investir mon argent dans un produit qui résiste aux glyphosates si je n’ai pas l’intention d’utiliser l’herbicide « Roundup Ready ». Selon mes recherches, je peux déduire que les graines « Roundup Ready » ne produisent pas une meilleure culture en tant que qualité de maïs mais c’est plutôt un moyen plus facile d’éliminer les « mauvaises herbes » (les adventices) en pulvérisant tout le champ au lieu de les contrôler avec plus de soin. Les agriculteurs pensent qu’éliminer les mauvaises herbes demandent beaucoup de travail, mais je pense que ce n’est pas le cas. Par exemple, faire bouillir de l’eau avec quelques gouttes de savon à vaisselle tuera les adventices. Si j’ai le choix entre de l’eau et un produit à base moins polluant que les produits « Roundup » qui sont composés d’innombrables substances chimiques qui sont prouvés d’avoir des effets dévastateurs sur la biodiversité, je pense que le choix est évident.

Deuxièmement, je préfère ne pas supporter des entreprises qui profitent au détriment de l’environnement. Nous ne savons pas encore certains effets à long terme sur l’environnement. Plusieurs études scientifiques ont prouvé un lien causal entre le glyphosate et l’apparition de cancers chez certaines personnes qui ont été longtemps en contact avec ce produit. Nous ne savons pas non plus comment l’utilisation des glyphosates affectera les sols et l’impact résiduel dans les générations à venir.

Il n’y a pas assez d’études sur une durée de temps assez crédible pour pouvoir concrètement comprendre tous les effets de l’herbicide, mais plusieurs recherches évoquent des effets nuisibles à la biodiversité et l’environnement ainsi que l’effet cancérogène rapporté sur les humains.

Finalement, je crois que les consommateurs préfèrent un option organique et de source locale au lieu de végétaux génétiquement modifiés. Donc, je pense que la qualité est essentielle. L’option « produit naturel organique » sera toujours celui que les consommateurs privilégieront. Je trouve que c’est ma responsabilité éthique de ne pas contribuer aux changements environnementaux négatifs.

Conclusion :

Vendre les récoltes faites à partir des plantations de différentes variétés de maïs sera une meilleure option que prendre les plants génétiquement modifiés Roundup. Cette décision aidera la biodiversité qui est en train de disparaître de plus en plus rapidement. Le fait de cultiver de différentes variétés de maïs contribuera à la biodiversité. Les actions des humains dont on a parlé avant sont en train de faire disparaître des variétés d’organismes des tous les règnes, alors en utilisant de plants de maïs de différentes variétés, l’effet de la perte de diversité sera diminué.

Savais-tu que?

Le glyphosate, pourtant bien ancré dans l’industrie agroalimentaire mondiale, est déjà interdit par quelques rares pays : Le Vietnam et l’Autriche

La ville de Montréal vient de rejoindre les deux pays en interdisant l'usage du glyphosate au nom du "principe de précaution".

Pour l’heure, l'Union européenne autorise le glyphosate jusqu'en 2022.

Les mythes et réalités

1.  "La biodiversité est moins importante que le climat",

La recherche montre que la perte de biodiversité est un problème aussi grave que le changement climatique, du fait que la biodiversité de la Terre est fondamentale pour la survie de l'humanité. Afin d'obtenir de la nourriture, de l'eau et d'autres ressources - en plus de traiter les déchets, il doit y avoir un écosystème qui fonctionne bien. Les écosystèmes à faible diversité d'espèces sont moins résilients ; ils ne supportent pas bien les changements, comme le réchauffement climatique. En fait, le changement climatique lui-même est une menace pour la biodiversité.

2. “L'évolution remplacera toute espèce manquante,”

S'il est vrai que l'évolution remplacera toutes les espèces manquantes, il a été suggéré qu'il faut des millions d'années à l'évolution pour remplacer ce qu'elle a perdu. Une espèce peut mettre des centaines de milliers d'années à se séparer de son groupe parent pour créer une nouvelle espèce.

3. “Toutes les espèces ont été découvertes,”

À l'heure actuelle, seulement 14% de toutes les espèces ont été découvertes, composées d'animaux, de microbes et de plantes. Le type le plus commun d'espèces à découvrir sont les insectes, qui ont un haut degré de biodiversité. Les nouvelles espèces sont découvertes en examinant leur code génétique et en identifiant les différences entre les espèces nouvellement découvertes et celles auxquelles elles sont similaires.

Bibliographie

https://phytopath.ca/wp-content/uploads/2014/10/MRCLC/ch12-mais%20sucre.pdf

http://www.magnificentmeadows.org.uk/assets/pdfs/Cornfield_Flowers.pdf

https://www.birdgard.com/5-birds-that-target-corn-fields/

https://app.dimensions.ai/details/publication/pub.1084152805

https://magazine.laruchequiditoui.fr/roundup-glyphosate-on-se-passer-herbicides/

http://www.klimatetochskogen.nu/en/myths-on-climate-and-forest/4-biodiversity-is-less-important-than-the-climate

https://www.popularmechanics.com/science/animals/a23833094/climate-change-extinction-biodiversity/

https://www.sciencefocus.com/nature/how-many-species-have-yet-to-be-discovered/

[projetfinal2021]

Le Système Respiratoire

Mots clés

Alvéoles : Sac muni d’une paroi qui mesure une cellule d’épaisseur, à l’extrémité d’une bronchiole-là où prennent lieu les échanges gazeux

Bronche : Conduit qui relie la trachée à un poumon

Bronchiole : Conduit de petite taille et à paroi mince, ramification d’une bronche à l’intérieur d’un poumon

Capillaire : Plus petites vaisseaux sanguins-transportent le sang des artères aux veines et assurent les échanges de gaz, de nutriments et de déchets

Diaphragme : Une cloison musculaire qui sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale

Diffusion : Mouvement des particules d’une zone où sa concentration est élevées vers une zone où sa concentration est inférieur

Échanges gazeux : Transport de l’oxygène dans l’air inspiré vers le sang et du dioxyde de carbone dans le sang vers les poumons-fonction première des poumons

Expiration : L’action d’acheminer l’air riche en déchets hors des poumons

Hémoglobine : Une protéine à base de fer qui se trouve dans les globules rouges et qui se lie à l’oxygène pour le transporter des poumons jusqu’aux autres parties du corps

Inspiration : Action d’acheminer l’air riche en oxygène vers les poumons

Larynx : Organe situé entre la glotte et la trachée et qui contient les cordes vocales pour produire le son (phonation)

Muscles intercostaux : Muscles qui occupent les espaces entre les côtes et tapissent la surface interne de la cage thoracique-contribue à la respiration en favorisant l’expansion et la concentration de la cage thoracique

Pharynx : Conduit situé juste derrière la bouche qui relie les cavités orales et nasale au larynx et à l’œsophage

Pneumonie : Maladie qui cause l’inflammation d’un ou des deux poumons, habituellement causée par une infection virale ou bactérienne

Spirogramme : Dessin qui représente le volume et le débit d’air inspiré et expiré d’après les mesures du spiromètre

Trachée : Tube par lequel passe l’air provenant des voies nasales ou de la bouche jusqu’aux bronches puis aux poumons

Ventilation : Action de pomper un fluide riche en oxygène sur une surface respiratoire

Voies nasales : Cavités situées à l’arrière du nez où l’air inhalé est réchauffé, humidifié et filtré pour éliminer les poussières et autres particules

I) Anatomie du système respiratoire

Les structures spécialisées du système respiratoire assurent plusieurs fonctions dont :

la filtration et le réchauffement de l’air inspiré pour protéger les tissus pulmonaires délicats;

l'entrée de l'oxygène de l'air ambiant jusqu'aux poumons;

la sortie du gaz carbonique des poumons vers le milieu extérieur;

les échanges de ces deux gaz entre les poumons et le sang.

Le fonctionnement des cordes vocales : 

Références : 

https://naturavie.eu/index.php/fr/naturavie-documentation/le-corps-humain/88-le-corps-humain/131-le-systeme-respiratoire

http://mayelabelvia.e-monsite.com/pages/biologie-physiopathologie/cours/terminal/biologie-partie.html

http://tecfaetu.unige.ch/etu-maltt/tetris/mahfoda0/stic-2/ex16/appareil_respiratoire.html

https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-larynx-7079/

https://www.passeportsante.net/fr/parties-corps/Fiche.aspx?doc=diaphragme

II) Les Échanges gazeux

Les échanges gazeux effectués par le système respiratoire sont nécessaires pour que l’oxygène puisse être absorbé par le corps et acheminé à toutes les cellules qui le constituent pour faire la respiration cellulaire. 

L'Hémoglobine: Le Pigment Respiratoire

L'O2 et le CO2 sont transportés par la circulation sanguine, et plus précisément pour l’oxygène, par un pigment respiratoire appelé l’hémoglobine. L'hémoglobine est une protéine à base de fer. Ce pigment est situé dans les globules rouges du sang. L’hémoglobine permet de fixer les molécules gazeuses. D’ailleurs, l’oxygène se dissout très difficilement dans l’eau (principale composante du sang). Il y a donc très peu de ce gaz dissous dans le sang. Enfin, sang l'hémoglobine, l'oxygène n'est pas transporté efficacement.

Le dioxyde de carbone, quant à lui, se retrouve en faible proportion dissous dans le sang (7 %). La majeure partie du CO2 est en fait transportée sous forme d’ions bicarbonate dissous (70 %). Environ le quart de ces ions sont transportés par l’hémoglobine (23%).

Afin de faciliter l’échange gazeux entre le sang et l’air contenu dans les alvéoles, un réseau de capillaires très ramifiés entoure ces alvéoles. Comme les gaz se déplacent toujours d’un lieu de concentration plus forte vers un lieu de concentration plus faible, le sang arrivant aux alvéoles doit avoir une concentration relative (ou pression partielle) d’O2 plus faible et une concentration relative de CO2 plus forte que celle des alvéoles. Ainsi, le CO2 se déplacera vers les alvéoles et l’O2 vers le sang. C’est d’ailleurs ce qui explique que l’on a de la difficulté à respirer en altitude, puisque la concentration relative en oxygène de l’air est plus faible et donc plus proche de celle du sang arrivant aux poumons, ce qui limite sa diffusion vers le sang. Après avoir complété les échanges gazeux, le sang oxygéné retourne au cœur pour être propagé dans le reste de l’organisme.

Pourquoi sommes-nous essoufflés ?

Les échanges gazeux chez les humains :

Le fonctionnement de l’appareil respiratoire : 

III) Le rapport surface-volume

1) La diffusion

Les êtres vivants doivent faire des échanges avec leur milieu afin de survivre. Ils doivent faire entrer les nutriments et les gaz respiratoires, et doivent faire sortir les déchets métaboliques (Co2, urée, …) Les matériaux doivent être en mesure d'atteindre toutes les parties d'une cellule rapidement.

Les échanges entre l’intérieur du corps et l’intérieur se fait principalement par diffusion. La diffusion consiste à transmettre des substances d’un mieux où il y en a beaucoup (plus concentré) à un milieu moins concentré. Ce phénomène se fait passivement, en suivant les lois de la physique, sans besoin d’action par l’être vivant. La diffusion est une tendance naturelle d'un système à rendre homogènes les concentrations des substances chimiques.

Dans le laboratoire sur la diffusion, vous avez étudié la diffusion thermique. La chaleur est aussi une importante monnaie d’échange du vivant. Parfois elle doit être évacuée, parfois elle doit être accumulée dans le corps. La chaleur se transfert de la même manière que la matière, par diffusion. La diffusion thermique est provoquée par une différence de température entre deux milieux en contact, du plus chaud vers un milieu plus froid (moins concentré en chaleur). La seule différence avec la diffusion d’éléments chimiques (oxygène, gaz carbonique, …) est qu’il n’y a pas de déplacement de matière. Les molécules transfèrent une partie de leur chaleur aux molécules voisines.

Le rapport surface : volume

Lorsque la grandeur d'un organisme augmente, son volume augmente, ainsi que la surface de son corps. Cependant, surface et volume ne varient pas de la même façon selon la taille. En fait, la surface = taille² et le volume= taille³.

Dans le tableau à droite, on voit bien que lorsque la grandeur double, la surface quadruple et le volume est 8 fois plus grand ! Plus un être vivant est grand, moins il a de surface pour diffuser par rapport à la quantité de cellules qu’il doit nourrir (volume).

Lorsque le volume est trop grand par rapport à la surface, la diffusion ne peut se produire à des taux suffisamment élevés pour assurer la survie. Les gros organismes ont donc plus de difficultés à dissiper leur chaleur, ainsi qu'à assimiler leur nourriture et l'oxygène, car ces fonctions dépendent de leur surface externe.

Les facteurs influençant la diffusion

Le taux de diffusion dépend principalement de trois facteurs: la surface des zones d'échange, la perméabilité de la membrane au travers duquel se font la diffusion (souvent très mince), et la différence de concentration entre les deux côtés de la membrane.

Adaptations pour minimiser ou maximiser la diffusion

Les gros organismes vivants doivent posséder d'autres adaptations ou modifications pour favoriser la diffusion.

Par exemple, chez les protistes, on observe fréquemment un changement dans la forme générale du corps entre les petits et les gros organismes: alors que les petits animaux ont souvent une forme sphérique ou cylindrique, les plus gros sont aplatis de manière à augmenter leur apport surface : volume.

Pour augmenter la surface d’échange, les structures deviennent très plissées, repliées sur elles-mêmes. Elles prennent la forme de poils ou des longues aspérités. Cela augmente leur surface de contact. Les replis des intestins et les alvéoles des poumons sont de bons exemples. La surface d'échange gazeux entre les poumons et la circulation sanguine, faite de 300 millions d'alvéoles. Elles donnent aux poumons une surface d'échange de 90 mètres carrés. C'est presque autant de surface qu’un côté d'un terrain de volley-ball!

Enfin, la ventilation des surfaces d'échanges est souvent utilisée pour maintenir la différence de concentration et maximiser la diffusion. En renouvelant l’air, ce qui est inspiré est riche en oxygène et le sang veineux est pauvre en oxygène, ce qui augmente la diffusion de l’extérieur vers l’intérieur. La ventilation permet de préserver la différence de concentration entre le milieu intérieur et le milieu extérieur.

Vers l’appareil respiratoire : Mythes ou Réalités

Les premiers êtres vivants ne dépendaient que de la diffusion à travers la membrane externe pour leurs échanges avec le milieu. Les bactéries et les protistes fonctionnent de cette manière. Leur diffusion peut être favorisée en augmentant la surface de contact avec l'environnement. La forme allongée et aplatie de certains protistes en témoigne.

Chez les poissons, l'eau qui pénètre par la bouche passe par un tamis de capillaires sanguins à paroi très mince, les branchies. Après le passage à travers les branchies, l'eau est expulsée par la fente operculaire.

L'eau qui s'écoule a une forte teneur en oxygène. Il vient en contact avec le sang qui a une teneur en oxygène inférieure. Par la diffusion, l'oxygène va de l’eau au sang. C’est un système de diffusion efficace. Cette efficacité est vitale puisque la concentration de l'oxygène est beaucoup plus faible dans l'eau que dans l'air. En milieu aérien, l'épithélium fragile des branchies est inadéquat car il n'est pas suffisamment rigide pour résister à la force gravitationnelle. Comme les échanges gazeux se font uniquement sur des surfaces respiratoires humides, il est essentiel que celles-ci soient protégées contre le dessèchement; un problème majeur en milieu terrestre.

Les poumons sont évidemment l’organe mieux adapté à la vie terrestre. Mais les poumons ne sont pas des branchies transformées. Leur origine est plutôt la vessie natatoire des poissons. Cet organe sert pour la flottaison des poissons. Il se repli et se vide de gaz, grâce au système circulatoire, afin de modifier sa densité. Chez certains poissons, cette vessie gazeuse est connectée avec l’œsophage et permet au poisson d’accéder à l’air de ses narines pour transmettre les gaz de l’extérieur vers la vessie natatoire et le système sanguin, par diffusion, comme un poumon!

Les amphibiens sont un groupe transitoire au niveau du système respiratoire. Ils témoignent de l’évolution passée de l’aquatique vers le terrestre. Mais ils demeurent très rattachés au milieu aquatique. La majorité des amphibiens oint un stade larvaire aquatique, respirant avec des branchies. Le stade adulte, terrestre, respire par la peau et par ses poumons. Leurs poumons sont des sacs relativement simples. Ils ne sont pas hautement spécialisés avec une multitude d’alvéoles pour augmenter la surface de contact. En plus, les côtes sont absentes ou presque, ce qui ne leur permet pas d’avoir de ventilation possible.

Les amphibiens utilisent un mécanisme de pression positive pour forcer (pousser) l'air dans les poumons. Leur respiration est en deux étapes. Ils font entrer l’air par les narines pour emplir la bouche et la gorge. Ensuite, ils ferment les narines, ouvre la glotte et poussent l’air vers les poumons en compressant la gorge.

Les reptiles, les oiseaux et les mammifères ont un mécanisme de pression négative (tirer l’air) pour le système respiratoire. Des muscles tirent sur la cage thoracique pour augmenter l’espace disponible pour les poumons. L’air entre alors dans les poumons, attiré par l’espace vacant.

Les lézards et les serpents utilisent les muscles de la paroi thoracique pour élargir et contracter la cavité thoracique. Ce sont les mêmes muscles utilisés pour la course, donc ils doivent retenir leur souffle quand ils courent. Les crocodiliens ont un diaphragme qui pousse le foie vers l’arrière et cause une pression négative dans les poumons. La relaxation musculaire provoque l'expiration.

Chez les oiseaux, le sternum est tiré vers le bas pour créer une pression négative pour l'inspiration et bascule vers l'arrière pour l'expiration. Ils ont des sacs aériens qui stockent l'air inhalé et le poussent dans les poumons comme un soufflet. Leur respiration est complétée en deux cycles. Ils doivent inspirer et expirer deux fois afin de faire circuler l’air. Cela permet de maintenir les poumons constamment remplis d'air oxygéné et empêche le mélange d’air oxygéné et désoxygéné. Il est le système respiratoire le plus efficace du monde animal. Il est conçu pour la haute demande en énergie du vol.

Chez les mammifères, c’est le diaphragme qui s’occupe de créer la pression négative.

Sources : 

http://sciencebourrin.weebly.com/uploads/3/9/4/3/3943039/systmes_circulatoire_et_respiratoire_notes.pdf

IV) Le mécanisme de Ventilation

Lorsqu’on parle de respiration, on parle de plusieurs processus intégrés. Il est important de ne pas les confondre. La respiration peut se résumer ainsi :

Le déplacement de l’air qui entre et sort des voies respiratoires.

Les échanges de gaz entre les poumons et le sang dans les capillaires et les alvéoles.

Le transport de l’oxygène vers les cellules et le retour du CO2 vers les poumons.

Les échanges gazeux entre le sang, le milieu interstitiel et le milieu cellulaire.

L’utilisation de l’oxygène et la production de CO2 au cours de la production d’énergie.

[source, https://sites.google.com/site/biologie3oeso/home/la-ventilation-pulmonaire]

La ventilation pulmonaire désigne le processus de renouvellement de l'air dans les poumons grâce aux muscles respiratoires (muscles intercostaux et diaphragme). La ventilation pulmonaire s'effectue en deux phases distinctes. La première se produit durant l'inspiration avec une entrée d'air. La seconde concerne la sortie d'air réalisée pendant l'expiration. L'air inspiré est débarrassé de son oxygène qui va se fixer sur les globules rouges tandis que le dioxyde de carbone va enrichir l'air contenu dans les poumons avant d'être expulsé.

FAIT : Un être humain accomplit, en moyenne, 23 000 cycles respiratoires en une seule journée!

Le tableau des mécanismes de la ventilation : 

La ventilation et les volumes pulmonaires

VIDÉO : 

V) Étude de cas : Maladie qui affecte le système respiratoire : La COVID-19

Introduction et infection

Le SRAS-CoV-2, le virus qui provoque la COVID-19, s’introduit dans le corps en entrant en contact avec les voies respiratoires supérieures (nez, fosses nasales, bouche, pharynx et larynx).

La protéine S pour spicule, située à la surface du virus, facilite sa transmission entre les cellules chez l’humain.

Le virus se sert de cette protéine pour pénétrer dans les cellules en interagissant avec les protéines appelées ACE2 à la surface des cellules.

Le coronavirus pénètre donc dans les cellules saines et utilise cet environnement pour se multiplier et infecter les cellules voisines. Le SRAS-CoV-2 se propage ensuite le long des voies respiratoires inférieures (trachée, bronches, bronchioles).

Le virus prolifère dans les voies respiratoires et gagne certaines zones des poumons. La paroi de l'arbre respiratoire est alors enflammée, la personne atteinte présente un mal de gorge, et une simple poussière peut provoquer une toux sèche.

Pour la vaste majorité des gens atteints de COVID-19, les symptômes seront légers ou modérés.

L’inflammation peut ensuite gagner un poumon pour s’y répandre et même gagner l’autre.

Des symptômes plus sévères, dont une pneumonie dans laquelle les alvéoles sont enflammées et obstruées, sont observés chez près de 14 % des personnes qui développent la COVID-19

À mesure que la situation s'aggrave, les poumons fonctionnent de moins en moins bien. Ils finissent par se remplir de liquide et de mucus.

À ce stade, les patients doivent recevoir des traitements et sont pour la plupart hospitalisés.

Les cas très critiques pouvant entraîner la mort représentent environ 4,7 % des personnes.

Ceux-ci doivent être placés aux soins intensifs souvent sous respirateur. Les poumons ne peuvent plus remplir leur travail, c’est-à-dire faire parvenir l’oxygène au sang et en retirer le gaz carbonique.

Les symptômes apparaissent 2 à 14 jours après l'exposition : 

Fièvre

Toux

Maux de tête

Fatigue

Frissons

Sueurs

Courbatures

Gêne respiratoire

La période d’incubation Moyenne de la COVID-19 est d'environ 5 jours. Aussi, 80% des patients atteints de COVID-19 confirmés ont des symptômes légers.

Dans les cas très graves, les patients atteints de COVID-19 peuvent développer une pneumonie dans les deux poumons. Dans certains cas, le COVID-19 peut être mortel.

Traitement COVID-19

Les scientifiques du monde entier se mobilisent pour trouver et développer des traitements contre la COVID-19.

Les soins de soutien optimaux incluent un apport en oxygène pour les patients sévèrement atteints ou à risque de pathologies graves, et une assistance respiratoire plus avancée (respiration artificielle, par exemple) pour les patients dont l'état est critique.

Une méthode préventive est fortement recommandée et c’est la Vaccination. Les personnes âgées de 12 ans et plus doivent se vacciner afin de diminuer l’incidence de la maladie.

Sources : 

https://www.passeportsante.net/fr/Maux/Problemes/Fiche.aspx?doc=pneumonie_pm

https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1694193/covid-19-poumons-humains-systeme-respiratoire

https://www.youtube.com/watch?v=8mnfIc_BT1A&ab_channel=Radio-CanadaInfoRadio-CanadaInfoValid%C3%A9

https://www.youtube.com/watch?v=bEOiu2PiBbQ&ab_channel=Universit%C3%A9deMontr%C3%A9al

[projetfinal2021]

Gènes liés au sexe

Introduction

Le génome humain est composé de 23 paires de chromosomes homologues. De ces 23 paires, 22 sont appelés des autosomes. Ce sont les paires 1 à 22. Les caractères qui sont définis par des gènes présents sur ces autosomes sont appelés des caractères autosomiques.

Chez les humains, la 23ème paire de chromosomes est différente des 22 premières. À ce stade, nous allons distinguer l’homme et la femme. Chez la femme, les deux chromosomes homologues de la 23ème paire sont très similaires tandis que chez les hommes, les deux chromosomes de la 23ème paire sont différents. On appelle les chromosomes de la 23ème paire de chromosomes des gonosomes, ou chromosomes sexuels. Les deux gonosomes chez une femme sont des chromosomes « X » tandis que chez les hommes, il y a un chromosome « X » et un chromosome « Y ». Comme le chromosome « Y » est beaucoup plus court que le chromosome « X » et contient beaucoup moins de gènes, il y a des gènes pour lesquels les hommes n’ont qu’une seule copie. Ils ne peuvent être ni homozygote (deux allèles identiques), ni hétérozygote (deux allèles différents). Comme ils n’ont qu’un seul allèle, on dit qu’ils sont hémizygotes. Les caractères pour lesquels les hommes sont hémizygotes sont appelés caractères liés au sexe. Parfois, ces caractères sont liés au chromosome X et parfois au chromosome Y. La grande majorité des problèmes de génétique traitent de maladies liées au chromosome X parce que les maladies liées au chromosome Y sont très rares.

C’est le père qui détermine le sexe des enfants à naître en léguant son chromosome Y à ses garçons et son chromosome X à ses filles.

Étude de cas :

Le syndrome d’Alport ou la néphrite héréditaire ou est un syndrome néphritique dû à une mutation des gènes COL4A3, COL4A4, et COL4A5 qui codent pour la chaîne alpha-5 du collagène de type IV et entraîne une altération des fibres de collagène de type IV. Le mécanisme par lequel le collagène anormal entraîne une altération glomérulaire est inconnu, mais on suppose qu'il

implique des anomalies de structure et de fonction; dans la plupart des familles, l'examen au microscope électronique montre un épaississement et un amincissement des membranes basales tubulaires et glomérulaires associés à un aspect feuilleté de la lamina densa selon une répartition centrale ou périphérique.

Le trouble est le plus souvent héréditaire lié au chromosome X, bien que des formes autosomiques récessives et rarement autosomiques dominantes existent. Les cas d'hérédité liée à l'X peuvent être cliniquement classés comme la forme juvénile où l'insuffisance rénale se développe entre 20 et 30 ans et la forme adulte où l'insuffisance rénale se développe chez les sujets de > 30 ans

Nous allons étudier comment résoudre les problèmes de caractères liés au sexe. 

Problème

Le syndrome d’Alport est une maladie récessive liée au chromosome X. Marie est en bonne santé. Elle a un père qui est atteint du syndrome d’Alport. Elle veut faire des enfants avec Georges qui n’est pas atteint de la maladie. Quelle sont les probabilités qu’elle ait un enfant atteint de la maladie? Est-ce que la maladie devrait toucher plus ses filles ou ses garçons?

Résolution de problème

1. Identification des allèles

Allèle normal : XA

Allèle du syndrome d’Alport : Xa

2. Identification des génotypes des parents

Mère en bonne santé : XAXa

Le génotype de Marie peut être trouvé en sachant que son père est malade. Son père doit être XaY. Il est hémizygote avec la mauvaise version (récessive) du gène sur son chromosome X. Il a donné son allèle malade Xa à sa fille. Comme celle-ci est en santé, elle a reçu le bon allèle de sa mère (XA). Le génotype de la mère est donc XAXa.

Père en bonne santé : XAY

Le génotype de Georges en santé est simple à déterminer : il est XAY donc, il est hémizygote avec seulement la bonne version (dominante) du gène sur son chromosome X.

3. Échiquier de Prunett

Nous obtenons la grille suivante : Les cases jaunes représentent des filles et les vertes des garçons.

4. Rapport génotypique

Fille : XAXA : XAXa = 1 : 1

Garçon : XAY : XaY = 1 : 1

5. Rapport Phénotypique

Si l’enfant est une fille, il n’y a aucune chance qu’elle ait le syndrome d’Alport.

Si l’enfant est un garçon, il y a 50 % des chances qu’il ait le syndrome d’Alport. Par conséquent, la maladie touchera donc plus les garçons de Marie et Georges.

Conclusion

Dans cette étude de cas, seuls les garçons peuvent tomber malades. Nous pouvons donc conclure que les garçons ont plus de chance de développer une maladie récessive liée au chromosomes X puisqu’ils n’ont qu’un seul allèle en comparaison avec les filles qui peuvent tout de même développer une maladie, mais la probabilité est très faible chez les filles.

Mots clés

Génome : L'ensemble du matériel génétique d'un organisme. Il contient à la fois les séquences codantes, c'est-à-dire celles qui codent pour des protéines, et les séquences non codantes.

Gène : Morceau d’un ADN qui correspond à une information génétique particulière qui code pour une protéine unique. C'est donc une très petite portion de chromosome.

Chromosome : Les chromosomes sont des structures situées à l’intérieur des cellules, qui contiennent les gènes d’une personne.

Autosome : Chromosome dont les informations génétiques n'interviennent pas dans la détermination du sexe.

Gonosome : Chromosome ayant un rôle dans la détermination du sexe d'un individu.

Allèle : Les allèles sont les différentes formes que peuvent prendre le gène.

Homozygote : Un organisme possède deux allèles identiques pour un gène.

Hétérozygote : Un organisme possède deux allèles différentes pour un gène.

Hémizygote : Un organisme na qu'une seule copie ou allèle d'un gène

Génotype : C’est la composition génétique d’un organisme, représentée par une combinaison de lettres (allèles).

Phénotype : C’est la description de l’aspect externe d’un caractère, ce que l’on voit.

Mythes ou réalités

1. “Les gènes sont les seuls déterminants des traits”

Les gènes ne sont généralement pas les seuls déterminants des traits. Cependant, certains traits (un exemple serait le groupe sanguin) sont strictement déterminés par les gènes, la majorité sont influencés par les gènes et l'environnement. Les gènes n'indiquent pas strictement quels traits les gens posséderont et ne posséderont pas. Une personne faisant des choix de vie sains et se renseignant sur les maladies auxquelles elle est génétiquement prédisposée peut aider à réduire le risque de les contracter.

2. “Toutes les mutations sont nocives”

Toutes les mutations ne sont pas nocives, malgré la croyance populaire. La majorité des mutations qui se produisent dans la séquence d'ADN sont simplement des changements dans des nucléotides simples qui ne causent pas de dommages à [l'individu]. En fait, une recherche relativement récente suggère que chaque personne hérite d'environ 60 nouvelles mutations qui ne sont pas présentes dans nos gènes parentaux (Conrad et al. 2011) Par exemple, une mutation pourrait provoquer une résistance dans la population à une certaine maladie.

3. “Une fois qu'une mutation est découverte, elle peut être « corrigée »”

Une fois qu'une mutation est découverte, elle ne peut pas être corrigée ou réparée. Au lieu de cela, un médicament antagoniste ou un médicament doit être utilisé pour contrer un gène défectueux. Il existe des outils d'édition de gènes en cours de développement qui pourraient potentiellement corriger des défauts génétiques, mais ils ne sont pas prêts à être utilisés sur l'homme. En plus de cela, il est possible qu'il y ait des effets secondaires indésirables à l'outil d'édition de gènes, étant donné qu'il est encore en cours de développement.

Les sources

https://www.merckmanuals.com/fr-ca/accueil/fondamentaux/g%C3%A9n%C3%A9tique/g%C3%A8nes-et-chromosomes

https://babel.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/nya/genetique/notesgenet/notesgenet_5.htm

https://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=FR&Expert=63

https://www.scientificamerican.com/article/new-gene-editing-tool-could-fix-genetic-defects-with-fewer-unwanted-effects1/

https://knowgenetics.org/common_misconceptions/