Évolution des Espèces et Histoire de la Terre · 2e Trimestre

Mécanismes de la sélection naturelle

Les élèves comprennent l'évolution par la variation génétique et la pression du milieu.

À propos de ce thème

La sélection naturelle repose sur trois conditions : la variation génétique au sein d'une population, l'existence de pressions environnementales et la transmission héréditaire des caractères avantageux. Les mutations, erreurs aléatoires lors de la réplication de l'ADN, créent en permanence de nouvelles versions de gènes. Certaines confèrent un avantage dans un environnement donné, augmentant les chances de survie et de reproduction de leur porteur. Au fil des générations, ces allèles favorables se répandent dans la population.

Le programme de l'Éducation nationale insiste sur le caractère non dirigé de l'évolution : la nature ne « choisit » pas, elle trie. L'environnement change constamment (climat, prédateurs, ressources), ce qui signifie qu'un caractère avantageux aujourd'hui peut devenir un handicap demain. Les élèves doivent comprendre que l'évolution est un processus continu, sans but final. Les simulations de populations sur plusieurs générations permettent de visualiser concrètement comment la fréquence des allèles évolue sous l'effet des pressions du milieu.

Objectifs d'apprentissage

• Analyser l'impact des variations de l'environnement sur la sélection des caractères les plus adaptés dans une population donnée.
• Expliquer le rôle des mutations génétiques comme source de diversité et de nouveaux caractères potentiels.
• Comparer les mécanismes de sélection naturelle dans différents écosystèmes pour illustrer la diversité des pressions environnementales.
• Justifier la nature continue et non finalisée de l'évolution en s'appuyant sur des exemples de changements environnementaux.

Avant de commencer

Transmission des caractères héréditaires

Pourquoi : Les élèves doivent comprendre les bases de l'hérédité pour saisir comment les caractères avantageux se propagent dans une population.

La cellule, unité du vivant

Pourquoi : Une connaissance de base de la cellule et de son fonctionnement, notamment la notion d'ADN, est nécessaire pour comprendre les mutations.

Vocabulaire clé

Mutation	Modification aléatoire de la séquence d'ADN d'un organisme. Ces changements peuvent introduire de nouvelles variations génétiques au sein d'une population.
Allèle	Version spécifique d'un gène. La présence de différents allèles dans une population est à la base de la variation génétique.
Pression de sélection	Facteur environnemental (comme la prédation, la disponibilité de nourriture ou le climat) qui influence la survie et la reproduction des individus.
Adaptation	Caractère héritable qui augmente les chances de survie et de reproduction d'un organisme dans son environnement spécifique.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation: Survie dans un environnement changeant

Les élèves simulent une population d'insectes de trois couleurs sur des fonds variés (herbe, terre, neige). À chaque tour, les prédateurs éliminent les plus visibles. Après un changement de fond (saison), la pression bascule. Les élèves tracent la courbe de fréquence des couleurs au fil des générations.

⏱ 50 min·Petits groupes

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Analyse de données : La résistance des moustiques aux insecticides

Les binômes étudient des graphiques montrant l'évolution de la proportion de moustiques résistants après plusieurs campagnes d'insecticide. Ils doivent expliquer pourquoi la résistance augmente et proposer des stratégies alternatives.

⏱ 35 min·Binômes

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Penser-Partager-Présenter: Mutation bénéfique ou néfaste ?

L'enseignant présente 5 mutations réelles (drépanocytose en zone impaludée, lactase persistante, résistance au VIH). Les élèves classent chaque mutation comme avantageuse ou désavantageuse, puis découvrent que la réponse dépend du contexte environnemental.

⏱ 25 min·Binômes

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Modélisation : La boîte à mutations

Chaque groupe dispose d'un sac contenant 20 billes de 4 couleurs (allèles). À chaque génération, ils tirent au sort la reproduction et introduisent des mutations aléatoires. Après 10 générations avec une pression de sélection, ils tracent l'évolution des fréquences alléliques.

⏱ 45 min·Petits groupes

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Liens avec le monde réel

Les chercheurs en agroécologie étudient la résistance des plantes aux maladies, comme celle du mildiou sur la vigne, pour développer des variétés plus résistantes sans recourir systématiquement aux pesticides. Ils observent comment les variations génétiques naturelles des plantes et les pressions du champignon conduisent à l'émergence de résistances.

Les vétérinaires observent l'évolution de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries. Les mutations conférant une résistance se répandent rapidement dans les populations bactériennes sous la pression constante des traitements antibiotiques, rendant certaines infections plus difficiles à soigner.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Les êtres vivants évoluent pour s'adapter à leur environnement.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'évolution n'a pas de direction ni de but. Les mutations apparaissent au hasard, avant que l'environnement ne les trie. Un individu ne mute pas « parce qu'il en a besoin ». La simulation sur plusieurs générations permet aux élèves de voir que c'est le tri statistique, non la volonté, qui façonne les populations.

Idée reçue courante

L'évolution est un phénomène du passé, elle ne se produit plus aujourd'hui.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'évolution est un processus permanent. La résistance des bactéries aux antibiotiques ou des moustiques aux insecticides en sont des exemples contemporains. L'analyse de données actuelles aide les élèves à réaliser que l'évolution se déroule sous nos yeux.

Idée reçue courante

Une mutation est toujours mauvaise.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La majorité des mutations sont neutres. Certaines sont néfastes, mais d'autres confèrent un avantage selon le contexte. La drépanocytose, par exemple, est un handicap en temps normal mais protège du paludisme en zone tropicale. Le classement contextuel des mutations en binôme permet de comprendre cette relativité.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une image montrant une population d'animaux avec des variations visibles (ex: couleur du pelage). Demandez aux élèves d'écrire deux phrases : une expliquant comment l'environnement pourrait favoriser un caractère plutôt qu'un autre, et une autre expliquant d'où vient la variation initiale de ce caractère.

Question de discussion

Posez la question : 'Si l'environnement d'une forêt tropicale changeait radicalement (par exemple, devenant un désert), quels types de mutations deviendraient soudainement avantageux pour les espèces qui y vivent ?' Encouragez les élèves à justifier leurs réponses en termes de survie et de reproduction.

Vérification rapide

Présentez aux élèves une courte liste de termes (mutation, sélection naturelle, adaptation, allèle). Demandez-leur de les relier par des flèches et d'écrire une courte phrase expliquant la relation entre deux des termes choisis.

Questions fréquentes

Comment l'environnement influence-t-il la survie des individus ?

L'environnement (prédateurs, climat, nourriture disponible, maladies) crée des pressions de sélection. Les individus dont les caractères sont les mieux adaptés à ces conditions survivent et se reproduisent davantage. Leurs allèles deviennent plus fréquents dans la population au fil des générations.

Pourquoi dit-on que l'évolution n'a pas de but ?

Les mutations apparaissent au hasard, sans rapport avec les besoins de l'organisme. L'environnement trie ensuite ces variations. Il n'y a pas de plan, pas de progrès vers la perfection. Un caractère avantageux dans un milieu peut devenir un handicap si les conditions changent.

Comment les simulations de population aident-elles à comprendre la sélection naturelle ?

La sélection naturelle agit sur des populations entières et sur plusieurs générations, ce qui la rend difficile à observer directement. En simulant ce processus avec des billes ou des insectes colorés, les élèves voient en accéléré comment la fréquence des caractères évolue. Cela rend le processus statistique tangible.

Un caractère peut-il être à la fois avantageux et désavantageux ?

Oui, tout dépend du contexte. L'allèle de la drépanocytose provoque une anémie grave chez les homozygotes, mais protège du paludisme chez les hétérozygotes. En zone impaludée, cet allèle est maintenu dans la population. C'est un exemple classique de sélection balancée.