Sciences de la vie et de la Terre · Seconde · Biodiversité, résultat et étape de l'évolution · 1er Trimestre

La sélection naturelle en action

Les élèves étudient des exemples concrets de sélection naturelle et modélisent ses effets sur les populations.

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• MEN: Lycee - Mécanismes de l'évolution
• MEN: Lycee - Sélection naturelle et dérive

À propos de ce thème

La sélection naturelle est le moteur principal de l'adaptation des populations à leur environnement. En classe de Seconde, ce thème du programme de l'Éducation nationale illustre le concept par des cas emblématiques comme la phalène du bouleau pendant la révolution industrielle ou l'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques. Les élèves analysent comment une pression environnementale favorise certains individus porteurs de caractères avantageux, augmentant ainsi leur succès reproducteur.

L'étude de ces exemples permet de comprendre que la sélection naturelle agit sur la variabilité préexistante au sein d'une population. Elle ne crée pas de nouveaux caractères mais modifie la fréquence des allèles au fil des générations. Les élèves modélisent ces changements à l'aide de simulations ou de jeux de billes colorées. Les approches actives, comme la modélisation en groupe ou l'analyse collaborative de données, permettent aux élèves de visualiser des processus qui se déroulent sur de longues échelles de temps et de confronter leurs prédictions aux résultats observés.

Questions clés

1. Analysez des exemples de sélection naturelle, comme la phalène du bouleau ou la résistance aux antibiotiques.
2. Expliquez comment la pression environnementale peut orienter l'évolution des caractères.
3. Prédisez les conséquences de changements environnementaux sur la survie et la reproduction des espèces.

Objectifs d'apprentissage

• Analyser des données historiques et actuelles pour identifier les variations de fréquences alléliques dans des populations soumises à des pressions sélectives spécifiques.
• Expliquer le mécanisme par lequel une pression environnementale, telle que la prédation ou la disponibilité des ressources, favorise certains phénotypes au détriment d'autres.
• Modéliser les effets de la sélection naturelle sur une population en utilisant des simulations informatiques ou des jeux de rôle, en prédisant l'évolution des fréquences génotypiques.
• Comparer les processus de sélection naturelle observés chez la phalène du bouleau et dans le développement de la résistance aux antibiotiques pour dégager des principes généraux de l'évolution.

Avant de commencer

Notions de base de la génétique : allèles, génotypes, phénotypes

Pourquoi : Les élèves doivent comprendre la relation entre les gènes, leurs versions (allèles) et les caractères observables pour saisir comment la sélection agit sur la variabilité.

Reproduction sexuée et variabilité génétique

Pourquoi : Il est essentiel que les élèves comprennent que la reproduction sexuée génère de la diversité au sein d'une population, base sur laquelle la sélection naturelle peut agir.

Vocabulaire clé

Sélection naturelle	Processus par lequel les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent et se reproduisent davantage, transmettant ainsi leurs caractères avantageux à leur descendance.
Pression environnementale	Facteur de l'environnement (ex: prédateurs, climat, maladies, disponibilité de nourriture) qui influence la survie et la reproduction des organismes.
Adaptation	Caractère héritable qui augmente la capacité d'un organisme à survivre et à se reproduire dans un environnement donné.
Fréquence allélique	Proportion d'un allèle donné parmi tous les allèles d'un gène dans une population.
Phénotype	Ensemble des caractères observables d'un individu, résultant de l'expression de son génotype et de l'influence de l'environnement.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La sélection naturelle fait apparaître de nouveaux caractères.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La sélection ne crée rien : elle trie parmi les variations génétiques déjà présentes. Ce sont les mutations qui apportent la nouveauté. La modélisation avec des billes colorées, où aucune nouvelle couleur n'apparaît au cours du tri, rend cette distinction très claire pour les élèves.

Idée reçue courante

Les organismes s'adaptent volontairement à leur environnement.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'adaptation est le résultat d'un tri statistique sur plusieurs générations, pas d'un effort individuel. Un animal ne 'décide' pas de devenir plus rapide. L'analyse collective de données réelles aide à montrer que c'est la population qui change, pas l'individu.

Idée reçue courante

La sélection naturelle mène toujours à des espèces 'parfaites'.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'environnement change constamment, donc l'adaptation est toujours relative et temporaire. De plus, des contraintes physiques et génétiques limitent les possibilités. La discussion en groupe sur des exemples de 'mauvais design' (nerf laryngé récurrent de la girafe) corrige cette vision finaliste.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation: La phalène du bouleau

Les élèves dispersent des jetons clairs et foncés sur deux supports (l'un clair, l'autre sombre) et jouent le rôle de prédateurs. Ils comptent les survivants à chaque génération et tracent l'évolution des fréquences alléliques sur plusieurs tours pour observer la sélection en action.

45 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Résistance aux antibiotiques

Chaque élève lit un court document sur l'apparition d'une souche bactérienne résistante. Il formule individuellement une explication, la confronte avec son voisin, puis les duos présentent leur synthèse à la classe en distinguant mutation aléatoire et sélection dirigée par l'environnement.

25 min·Binômes

Analyse de données : La sélection chez les pinsons de Darwin

Les groupes reçoivent des données sur la taille du bec des pinsons des Galápagos avant et après une sécheresse. Ils tracent des histogrammes et identifient le décalage de la distribution, puis rédigent un paragraphe expliquant le lien entre pression environnementale et avantage sélectif.

40 min·Petits groupes

Galerie marchande: Sélection naturelle dans le quotidien

Quatre stations présentent des cas actuels de sélection : résistance des moustiques aux insecticides, tolérance au lactose chez l'Homme, camouflage chez les lézards, résistance des mauvaises herbes aux herbicides. Les élèves circulent, notent les preuves et classent les types de pression sélective.

35 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les épidémiologistes étudient la résistance des bactéries aux antibiotiques, comme celle de *Staphylococcus aureus* résistant à la méticilline (SARM), pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques et limiter la propagation des infections nosocomiales dans les hôpitaux.
• Les agronomes observent l'évolution des populations d'insectes ravageurs dans les cultures pour comprendre comment ils développent une résistance aux pesticides, afin d'optimiser les stratégies de lutte intégrée et de préserver les rendements agricoles.

Idées d'évaluation

Question de discussion

Présentez aux élèves une étude de cas fictive : une nouvelle maladie affecte une population de lapins dans une forêt. Demandez-leur : 'Quelles sont les potentielles pressions environnementales ? Quels types de lapins pourraient être avantagés ou désavantagés ? Comment cela pourrait-il modifier la population de lapins sur plusieurs générations ?'

Vérification rapide

Distribuez une fiche avec deux graphiques montrant l'évolution de la fréquence d'un allèle (ex: couleur du pelage) dans deux populations différentes sur 10 générations. Demandez aux élèves d'écrire une phrase pour chaque graphique expliquant la différence observée et le type de sélection naturelle probable.

Billet de sortie

Sur un post-it, demandez aux élèves de définir en une phrase la sélection naturelle et de citer un exemple concret étudié en classe, en précisant la pression environnementale et le caractère favorisé.

Questions fréquentes

Comment la phalène du bouleau illustre-t-elle la sélection naturelle ?

Avant l'industrialisation, les formes claires de la phalène se camouflaient sur les troncs couverts de lichens. La pollution a noirci les troncs, rendant les formes sombres mieux camouflées. Les prédateurs mangeaient plus de formes claires, augmentant la fréquence de l'allèle sombre en quelques générations.

Pourquoi la résistance aux antibiotiques est-elle un problème de sélection naturelle ?

Les antibiotiques exercent une pression sélective forte sur les bactéries. Les rares individus porteurs d'une mutation de résistance survivent et se reproduisent massivement. En quelques jours, la population devient majoritairement résistante. C'est pour cela qu'il faut limiter l'usage des antibiotiques.

Quelle est la différence entre sélection naturelle et sélection artificielle ?

Le principe est le même : un tri des individus en fonction de certains caractères. La différence vient de l'agent sélectif. Dans la sélection naturelle, c'est l'environnement qui opère le tri. Dans la sélection artificielle, c'est l'Homme qui choisit les reproducteurs selon des critères de production, d'esthétique ou de comportement.

Pourquoi la modélisation est-elle utile pour comprendre la sélection naturelle ?

La sélection naturelle opère sur des centaines de générations, ce qui la rend invisible à l'échelle humaine. En simulant le processus en classe avec des billes ou des logiciels, les élèves compriment le temps et observent directement le changement de fréquences alléliques. Cette manipulation concrète transforme un concept abstrait en expérience vécue.