Cours 1

Question 1

Pourquoi un arbre phylogénétique est un hypothèse?

Answer 1

C’est une hypothèse parce qu’elle peut changer (ou devient invalide) au
moment où l’on trouve de l’information additionnelle (un autre
spécimen, un nouveau type d’information (ADN d’un autre gène)

Question 2

Qu’est-ce qu’une arbre phylogénétique?

Answer 2

Un arbre phylogénétique est premièrement une hypothèse sur la
relation entre des taxons (espèces)

On développe ces hypothèses basées sur les comparaisons entre des
caractéristiques (morphologie interne et externe, biochimiques et
moléculaires (ADN))

En gros, c’est un diagramme qui illustre les relations évolutives entre différentes espèces ou groupes d’organismes

Question 3

Expliquez la mauvaise compréhension commune de la linéarité et de la transformation dans les arbres phylogénétiques.

Pourquoi est-il incorrect de dire que les espèces évoluent d’une forme à une autre?

Answer 3

La linéarité et la transformation sont des concepts erronés souvent associés à l’évolution. Tout d’abord, le progrès évolutif est souvent jugé de manière subjective, avec une tendance à le considérer comme un synonyme de “bon”. Cependant, dans un arbre phylogénétique, il n’y a pas de notion de “vieux” ou “récent” en termes de valeur; les branches représentent simplement des divergences évolutives à partir d’ancêtres communs.

les espèces ne se transforment pas d’une forme à une autre de manière linéaire. Par exemple, les chimpanzés et les gorilles ne sont pas des étapes successives de l’évolution; ils partagent un ancêtre commun et ont évolué séparément.

Question 4

Un arbre phylogénétique est il capable de faire une rotation?

Answer 4

Oui, les branches sont capables de faire la
rotation au tour d’un nœud

Question 5

Quel autre nom donne t’on a un arbre phylogénétique?

Answer 5

un cladogramme

Question 6

Qu’est ce qu’un clade?

Answer 6

C’est un groupe (sur un arbre phylogénétique) qui englobe un ancêtre
commun et toutes les espèces dérivées (descendants)

c’est aussi un groupe monophylétique

Question 7

Dans un arbre phylo, comment nomme un groupe incomplet?

Answer 7

paraphylétiques

Question 8

Dans un arbre phylo, comment nomme un groupe artificiel?

Answer 8

polyphylétiques

Question 9

Dans un arbre phylo, comment nomme t’on un bon groupe?

Answer 9

monophylétique, on peut le retirer de l’arbre avec une seul coupe

Question 10

Définissez le principe de parcimonie en cladistique et expliquez pourquoi il est important dans l’élaboration d’un arbre phylogénétique. Donnez un exemple pour illustrer votre réponse.

Answer 10

Le principe de parcimonie en cladistique repose sur l’idée que, parmi plusieurs hypothèses explicatives, celle qui requiert le moins de changements évolutifs est à privilégier. En d’autres termes, les caractères d’un arbre phylogénétique sont considérés comme ayant évolué de la manière la plus simple possible, favorisant les explications qui impliquent moins de transformations.

Cette approche est cruciale pour la construction d’arbres phylogénétiques, car elle permet de minimiser la complexité et d’éviter des interprétations qui pourraient introduire des hypothèses non nécessaires ou moins probables.

Par exemple, si une adaptation spécifique, comme la présence de plumes chez les oiseaux, est observée dans plusieurs espèces, une explication parcimonieuse serait de supposer qu’elle a émergé une seule fois chez un ancêtre commun et a été conservée, plutôt que d’affirmer qu’elle est apparue indépendamment dans plusieurs lignées différentes. Cela indique que l’émergence multiple d’une même caractéristique est moins probable que son apparition unique, suivie de sa transmission et de sa perte éventuelle chez certains descendants. Ainsi, la parcimonie aide à identifier les relations évolutives de manière plus fiable et à comprendre les mécanismes de l’évolution.

Question 11

Comment on construit une phylogénie?

Answer 11

On élabore avec une matrice qui contient des taxons et des caractères

• On mesure une série des attributs de chaque taxon. Ces attributs
  peuvent inclure les caractères morphologiques, biochimiques et
  moléculaires.
• On cherche les caractères pertinents pour les taxons qui nous
  intéressent (donc ‘présence de la tête’ ne distingue pas des vertébrées
  parce que tous les membres de ce groupe possèdent une tête, mais ‘la
  forme du crâne’ est très pertinente).

C’est aussi important de mesurer beaucoup d’individus à l’intérieur du
taxon pour voir la variabilité intraspécifique

Étape 1- Choisir le caractère qui est le plus fréquent.
C’est normalement la racine de la phylogénie
(caractère commun partagé par tous dans le groupe)

Étape 2- Choisir le caractère qui est le deuxième plus
fréquent pour et former deux branches (deux
groupes).

Étape 3- Répéter

Question 12

Quelle est l’information disponible pour construire des phylogénies?

Answer 12

La morphologie (ex. La présence/le nombre d’appendices ; le nombre, la forme et
la position des dents ; tout que vous pouvez mesurer avec une règle, des pieds à
coulisse, des binos et un micromètre)

La composition des protéines et des acides aminées

Adn ou Arn

Question 12

Expliquez le concept d’horloge moléculaire en phylogénie. Comment l’ADN est-il utilisé pour estimer le temps écoulé depuis les divergences entre des taxons ?

Answer 12

L’horloge moléculaire est un concept qui suppose un taux de mutation constant dans l’ADN des gènes non soumis à sélection. En analysant les différences d’ADN entre des taxons, on peut estimer l’ordre des divergences évolutives. Pour traduire ces divergences en temps absolu, il est nécessaire de calibrer l’horloge avec des points de référence connus, comme des fossiles ou des événements géologiques, car cela permet d’ajuster le taux de mutation et d’améliorer la précision des estimations temporelles.

Question 13

Pourquoi la qualité des calibrations des horloges moléculaire est hyper-importante

Answer 13

On sait que le taux de mutation varie
* selon la région du génome (effet du site),
* entre les taxons (l’effet du ancêtres)
* et la période temporelle (l’effet époque)
* Et les interactions entre ces facteurs

Question 14

S’il y a l’information avec l’ADN, pourquoi utilise la
morphologie pour faire un arbre phylogénétique?

Answer 14

L’ ADN n’est pas toujours disponibles (ie. Dans des fossiles il n’y a pas
l’ADN)

Question 15

Quel est la clade anciennement connu
comme des protozoaires

Answer 15

Les eucaryotes unicellulaires

Question 16

Caractéristique d’un organisme unicellulaire

Answer 16

Unicellulaire :
tous les responsabilités des organismes plus
complexes (alimentation, excrétion, osmorégulation, reproduction,
locomotion) mais sans les bénéfices des tissus, des organes ou des
systèmes d’organes.

• Variété des stratégies de vie: Autonome, Mutualiste, Parasitique
  Automone- il faut que vous soyez autosuffisant
• Mutualiste/Parasitique : vous exploitez les adaptations, la morphologie, la
  biochimie d’un autre

Question 17

Caractéristique d’un eucaryote

Answer 17

possède un noyau et des organites avec des membranes

Question 18

Caractéristique morphologique d’un eucaryote unicellulaire

Answer 18

• La forme et localisation des
  cils/flagelles (bikonte ou unikonte, soit 2 flagelles vs 1 flagelle)
• La présence des plastides (comme
  des chloroplastes (a, b et c)
• La forme des mitochondries (ex.forme des cristaes)
• La présence des organites
  spéciales (ex. kinetoplastes chez les Trypanosome (Euglenids à l’intérieur des Excavates)

Question 19

Décrivez le processus d’alimentation chez les eucaryotes unicellulaires dépourvus de mâchoires, de dents et d’estomac. Comment se déroule la phagocytose et quel rôle jouent les lysosomes dans ce processus ?

Answer 19

hez les eucaryotes unicellulaires, l’alimentation se fait par phagocytose, un processus d’« ingestion » sans bouche. Une particule de nourriture est entourée par la membrane cellulaire et ensuite engloutie dans une vacuole. Certains organismes, comme les Paramécies, possèdent un « oral groove » qui utilise des cils pour diriger les particules vers l’intérieur, mais n’ont pas de mâchoires ni de dents pour mâcher.

La digestion a lieu dans la vacuole grâce à des enzymes libérées par les lysosomes, qui sont des organites spécialisés dans la digestion. Après la digestion, les parties non digestibles sont expulsées de la cellule par exocytose, qui est le processus inverse de la phagocytose.

Question 20

Expliquez comment les eucaryotes unicellulaires autotrophes acquièrent leur nourriture. Quel rôle jouent les chloroplastes dans ce processus, et comment leur acquisition varie-t-elle parmi les supergroupes ?

Answer 20

es eucaryotes unicellulaires autotrophes utilisent des chloroplastes pour réaliser la photosynthèse, leur permettant de produire des glucides. Cependant, ils recourent également à la phagocytose pour obtenir d’autres ressources alimentaires.

L’acquisition des chloroplastes s’est produite à plusieurs reprises chez ces organismes, notamment dans divers supergroupes tels que TSAR (Stamenopila, Alveolata, incluant les Dinoflagellés), Archeaplastida (comprenant les plantes vertes) et Excavata (comme les Euglénidés). Cette diversité dans l’acquisition des chloroplastes montre l’évolution complexe des mécanismes d’alimentation chez les eucaryotes unicellulaires.

Question 21

Comment les eucaryotes unicellulaires régulent-ils leur équilibre ionique et hydrique sans reins ?

Answer 21

Les eucaryotes unicellulaires utilisent des vacuoles contractiles pour l’osmorégulation. Ces vacuoles contiennent des pompes qui ajustent les concentrations d’ions H⁺ ou HCO₃⁻, ce qui influence la concentration d’eau dans l’organisme. Une augmentation de ces ions attire l’eau à l’intérieur de la vacuole, qui est ensuite expulsée à travers la membrane cellulaire pour maintenir l’équilibre hydrique.

Question 22

Décrivez les modes de reproduction chez les eucaryotes unicellulaires. Quelles sont les principales différences entre la reproduction asexuée et la reproduction sexuée ?

Answer 22

Les eucaryotes unicellulaires se reproduisent principalement de deux manières : asexuée et sexuée. La reproduction asexuée se fait par fission binaire, où un organisme se divise en deux copies identiques sans échange de matériel génétique. En revanche, la reproduction sexuée se produit par conjugaison, où deux organismes échangent du matériel génétique via l’échange de micronoyaux, comme observé chez les Paramécies dans le groupe Alvéolata (TSAR). Cette méthode permet une variation génétique, contrairement à la fission binaire.

Question 23

Quels sont les principaux moyens de locomotion utilisés par les eucaryotes unicellulaires, et comment fonctionnent-ils ?

Answer 23

Les eucaryotes unicellulaires se déplacent principalement grâce à trois structures : les cils, les flagelles et les pseudopodes. Les cils sont de courtes projections qui battent de manière coordonnée pour propulser l’organisme, tandis que les flagelles sont plus longues et se déplacent par ondulations pour générer le mouvement. Les pseudopodes, présents chez des organismes comme les amibes, sont des extensions temporaires du cytoplasme qui permettent à l’organisme de s’étendre et de se déplacer en se “faufilant” dans son environnement.

Question 24

Les eucaryotes unicellulaires possèdent-ils un squelette ? Si oui, comment est-il structuré ?

Answer 24

Oui, les eucaryotes unicellulaires possèdent un cytosquelette, qui peut agir comme un squelette interne. Ce cytosquelette est souvent constitué de matériaux spécifiques tels que la silice, comme observé chez les diatomées, ou le carbonate de calcium, présent chez les Foraminifères. Ces structures permettent de maintenir la forme de la cellule et d’assurer sa locomotion sans muscles, tout en offrant une protection contre des conditions environnementales.

Question 25

Quelle est l’importance des eucaryotes unicellulaires dans les cycles biogéochimiques, et quels impacts spécifiques ont-ils sur l’environnement marin et terrestre ?

Answer 25

Les eucaryotes unicellulaires jouent un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques. Environ 20 % de l’oxygène mondial est produit par des diatomées grâce à la photosynthèse, contribuant ainsi à la régénération de l’oxygène dans l’atmosphère. De plus, leur cytosquelette, souvent composé de carbonate de calcium, aide au stockage de carbone dans les mers. Les dinoflagellés, un autre groupe d’eucaryotes unicellulaires, peuvent provoquer des marées rouges en libérant des toxines, affectant la vie marine. Enfin, ces organismes régulent les interactions dans la rhizosphère, influençant les communautés microbiennes et le cycle des nutriments autour des racines des plantes, ce qui est crucial pour la santé des écosystèmes terrestres.

Question 26

Quel est l’impact des eucaryotes unicellulaires sur la santé humaine, en citant des exemples de maladies causées par ces organismes ?

Answer 26

Les eucaryotes unicellulaires ont un impact significatif sur la santé humaine, provoquant plusieurs maladies graves. Par exemple, le Plasmodium, responsable de la malaria, est transmis par les moustiques Anopheles et a causé environ 627 000 décès en 2020, faisant de la malaria la deuxième maladie la plus sévère après la tuberculose. La toxoplasmose, causée par une autre amibe, se transmet par l’exposition aux excréments de chats et peut avoir des effets graves sur les personnes immunodéprimées.

Question 27

Quelles sont les caractéristiques des choanoflagellées et quel est leur rôle dans l’évolution vers des organismes pluricellulaires ?

Answer 27

Les choanoflagellées se distinguent par la présence d’un flagelle entouré d’un collier de microfibrilles, qui leur permet de capturer des particules alimentaires. Souvent, ces organismes vivent en colonies et montrent une capacité à coordonner leurs mouvements en réponse à la lumière. Leur importance réside dans le fait qu’ils représentent une étape clé dans l’évolution vers des organismes pluricellulaires, car ils partagent des caractéristiques morphologiques et génétiques avec les cellules animales, suggérant une proximité évolutive entre les choanoflagellées et les ancêtres des animaux multicellulaires.

Question 28

Quelles sont les principales caractéristiques des éponges, et comment leur structure contribue-t-elle à leur fonction

Answer 28

es éponges sont des organismes pluricellulaires qui ne possèdent pas de tissus bien développés comme l’épiderme. Elles contiennent des tissus naissants constitués d’une matrice extracellulaire et de cellules spécialisées appelées choanocytes, qui ressemblent aux choanoflagellés. Les choanocytes sont agencés en canaux, tunnels et plis, ce qui maximise leur surface par rapport au volume de l’organisme, facilitant ainsi l’absorption de nutriments et l’échange de gaz.

De plus, les éponges montrent une différenciation cellulaire, avec plusieurs types de cellules ayant des fonctions distinctes, ce qui contribue à leur efficacité. Leur squelette est composé de spicules, dont la composition varie entre les groupes (calcaire ou silice), offrant un soutien structurel et une protection. Cette organisation unique permet aux éponges de vivre dans divers environnements aquatiques et de jouer un rôle crucial dans les écosystèmes marins.

Question 29

Quels sont les quatre types de cellules présentes dans les éponges, et quelles sont leurs fonctions respectives ?

Answer 29

Les éponges contiennent quatre types de cellules principales :

Choanocytes : Ces cellules fonctionnent comme des pompes, aidant à l’absorption des particules alimentaires en créant un courant d’eau à travers l’éponge.
Pinocytes : Ces cellules forment la couche externe de l’organisme, jouant un rôle protecteur.
Porocytes : Ces cellules constituent les ouvertures (pores) par lesquelles l’eau et les particules pénètrent dans l’éponge, permettant leur circulation et leur sortie via l’osculum.
Ameobocytes (ou Archaeocytes) : Ces cellules sont cruciales pour le recyclage des autres cellules par phagocytose et pour la production de spicules, qui renforcent la structure de l’éponge.

Question 30

Comment l’orientation des choanocytes dans une éponge contribue-t-elle à son fonctionnement ?

Answer 30

L’orientation des choanocytes dans une éponge est essentielle pour son fonctionnement. En étant disposés dans des canaux et des plis, les choanocytes maximisent leur surface d’exposition à l’eau, ce qui améliore l’efficacité de l’absorption des particules alimentaires. Cette configuration permet également de créer un courant d’eau constant, favorisant l’entrée des nutriments et l’évacuation des déchets, ce qui est vital pour la survie de l’éponge.

Question 31

En quoi la forme des cavités et les sections croisées des éponges influencent-elles leur capacité d’absorption ?

Answer 31

La forme des cavités et les sections croisées des éponges, avec davantage de plis et de canaux, augmentent la surface disponible pour l’absorption. Cette architecture complexe permet à l’eau de circuler efficacement à travers l’éponge, ce qui optimise le contact entre les choanocytes et les particules alimentaires. En augmentant la surface d’exposition, les éponges peuvent absorber davantage de nutriments et maximiser leur efficacité dans le filtrage de l’eau, ce qui est essentiel pour leur nutrition et leur survie.

Question 32

Comment la classification des éponges a-t-elle évolué avant et après 2009, et quelle est l’importance des méthodes moléculaires dans cette évolution ?

Answer 32

Avant 2009, la classification des éponges était basée sur des perspectives traditionnelles qui considéraient certains groupes comme paraphylétiques, c’est-à-dire qu’ils ne comprenaient pas tous les descendants d’un ancêtre commun. Après 2009, l’utilisation de nouvelles méthodes moléculaires a permis de réévaluer les relations évolutives entre les éponges, conduisant à une classification monophylétique. Cela signifie que les éponges sont désormais reconnues comme un groupe comprenant tous les descendants d’un ancêtre commun, ce qui reflète plus fidèlement leur diversité et leur évolution. Ces avancées ont amélioré notre compréhension de la phylogénie des éponges et ont permis d’éclairer leur place dans l’arbre de la vie.

Question 33

Quelles sont les caractéristiques des choanoflagellées et quel est leur rôle dans l’évolution vers des organismes pluricellulaires ?

Answer 33

Les choanoflagellées sont des eucaryotes unicellulaires qui se caractérisent par la présence d’un flagelle entouré d’un collier de microfibrilles. Ils utilisent leur flagelle pour créer un courant qui attire les particules alimentaires dans un mucus présent dans le collier, facilitant ainsi l’ingestion. Ces organismes vivent souvent en colonies et montrent une capacité à coordonner leurs mouvements en réponse à la lumière.

Leur importance réside dans le fait qu’ils représentent une étape clé dans l’évolution vers des organismes pluricellulaires, comme les éponges. Les choanoflagellées partagent des caractéristiques morphologiques et génétiques avec les cellules animales, suggérant une proximité évolutive qui éclaire notre compréhension de l’origine de la multicellularité.

Question 34

Quelles sont les similitudes entre les choanocytes des éponges et les choanoflagellées, et pourquoi est-ce significatif pour l’évolution ?

Answer 34

Les choanocytes des éponges présentent des similitudes marquées avec les choanoflagellées, notamment leur structure cellulaire, qui inclut un flagelle entouré d’un collier de microfibrilles. Cette ressemblance suggère une continuité évolutive, car les choanocytes dérivent probablement de formes ancestrales similaires à celles des choanoflagellées.

Cette connexion est significative pour l’évolution, car elle soutient l’idée que les choanoflagellées ont joué un rôle crucial dans l’émergence de la multicellularité. En effet, les éponges, en tant que premiers organismes pluricellulaires, illustrent comment des cellules semblables à celles des choanoflagellées ont évolué pour former des structures plus complexes et interconnectées, marquant ainsi une étape clé dans l’histoire évolutive des animaux.

Question 35

Quelles sont les caractéristiques structurelles des éponges et en quoi la totipotence de leurs cellules est-elle significative ?

Answer 35

Les éponges sont des organismes multicellulaires qui se distinguent par une structure irrégulière, car elles n’ont pas d’axe de symétrie bien défini. Cette organisation est différente des formes symétriques que l’on trouve chez de nombreux autres animaux. Les éponges présentent également une différenciation des cellules, ce qui signifie qu’elles ont plusieurs types cellulaires avec des fonctions spécifiques.

Un aspect notable de la biologie des éponges est la totipotence de leurs cellules, notamment des choanocytes et des ameobocytes. Cela signifie qu’une cellule peut se redifférencier pour former un nouvel individu, ce qui est essentiel pour la régénération et la reproduction asexuée. Cette capacité de redifférenciation permet aux éponges de s’adapter à leur environnement, de réparer des tissus endommagés et de survivre dans des conditions variées, illustrant leur résilience en tant qu’organismes.

Question 36

Quel est le rôle de l’ectoderme dans le développement des éponges et en quoi leur épithélium diffère-t-il des tissus des autres animaux ?

Answer 36

L’ectoderme est la première couche embryonnaire à se développer chez les éponges et joue un rôle clé dans la formation de leur épithélium, qui est le premier tissu de l’organisme. Contrairement aux tissus plus complexes observés chez d’autres animaux, comme les Cnidaires, où l’ectoderme peut donner naissance à des structures comme le système nerveux, l’épithélium des éponges est simple et non différencié.

Il manque également des connexions cellulaires spécialisées, telles que les desmosomes, qui facilitent la communication entre les cellules dans les tissus des autres organismes. Par conséquent, l’épithélium des éponges est considéré comme un “épithélium naissant”, agissant simplement comme une couverture extérieure plutôt que comme un tissu fonctionnellement complexe, ce qui reflète leur organisation cellulaire primitive.

Question 37

Quelles sont les deux principales méthodes de reproduction chez les éponges, et comment fonctionnent-elles ?

Answer 37

Les éponges se reproduisent principalement par deux méthodes : la reproduction asexuée par bourgeonnement ou gemmulation, et la reproduction sexuée par fertilisation.

Reproduction asexuée par bourgeonnement/gemmules : Dans ce processus, une partie de l’éponge se développe en un bourgeon qui se détache pour former un nouvel individu. Les gemmules, quant à elles, sont des structures dormantes formées dans des conditions défavorables. Elles contiennent des cellules totipotentes qui peuvent se développer en une nouvelle éponge lorsque les conditions redeviennent favorables. Cela permet aux éponges de survivre dans des environnements changeants.

Reproduction sexuée par fertilisation : Les éponges peuvent également se reproduire sexuellement en produisant des gamètes. Les spermatozoïdes sont libérés dans l’eau et peuvent être captés par d’autres éponges, où ils fertilisent les ovules. Cette méthode de reproduction permet une plus grande diversité génétique au sein des populations d’éponges.

Ces deux modes de reproduction illustrent la flexibilité des éponges pour s’adapter à leur environnement tout en assurant leur survie et leur propagation.

Question 38

Quel est le rôle des éponges dans leur environnement et comment leur structure favorise-t-elle leur mode de nutrition ?

Answer 38

Les éponges jouent un rôle crucial dans leur environnement en filtrant l’eau et en se nourrissant des particules de plancton qu’elles contiennent. Elles agissent comme de grandes pompes, aspirant l’eau à travers leur corps grâce à la contraction des choanocytes, qui tapissent leurs canaux internes.

La structure des éponges, qui inclut de nombreux plis et canaux, maximise la surface de contact entre l’eau et les choanocytes, rendant leur filtration plus efficace. Cette organisation permet non seulement une absorption optimale des nutriments, mais également une digestion intracellulaire, où les choanocytes ingèrent et digèrent les particules alimentaires directement à l’intérieur de leurs cellules. En somme, cette conception leur permet de fonctionner efficacement en tant que filtres dans les écosystèmes aquatiques.