Le sujet « Sciences de la vie et de la Terre » (SVT) est un mélange de biologie et de géologie, enseigné aux niveaux Seconde, Première et Terminale dans le système éducatif français.
Le thème « La Terre, la vie et l'organisation du vivant » comprend différents thèmes en rapport avec notre planète et les êtres vivants qui la peuplent. Nous commencerons ici par décrire certains aspects de l'histoire et de la structure de la Terre, puis nous aborderons la vie et l'organisation du vivant.
Planète Terre
Les traces du passé mouvementé de la Terre
Fig. 1 - Terre et eau : la Terre vue de l'espace.
L'origine de la formation de la Terre est étudiée en géologie : il s'agit d'identifier et de dater les roches qui constituent la structure interne de la Terre, en plus de décrire les processus tectoniques qui leur ont donné forme. Nous étudierons ici la formation des continents et des océans en examinant certaines des périodes les plus remarquables de l'histoire de la Terre.
Ici, nous étudierons :
des domaines continentaux révélant des âges variés ;
la recherche d'océans perdus ;
les marques de la fragmentation continentale et de l'ouverture océanique.
L'âge de la Terre est estimé à 4,5 milliards d'années.
La dynamique interne de la Terre
Ce chapitre consiste à décrire les mouvements et les processus internes de notre planète, du noyau jusqu'à la surface où nous vivons. La lithosphère, c'est-à-dire l'enveloppe externe de la Terre (comprenant la croûte et le manteau supérieur) est divisée en fragments que l'on appelle les plaques tectoniques. Ces plaques se déplacent les unes par rapport aux autres et sont responsables de nombreux risques naturels tels que les éruptions volcaniques, les tremblements de terre et les tsunamis.
Ici, nous étudierons :
Fig. 2 - Lave jaillissant des entrailles de la Terre.
Les mouvements tectoniques à l'origine des éruptions volcaniques et des tremblements de terre font partie des processus internes les plus spectaculaires de notre planète. Ce sont des phénomènes à la fois extrêmement destructeurs, mais aussi créateurs de nouvelles ressources et de terres arables précieuses pour l'espèce humaine.
Échelle d'organisation du vivant
Nous étudierons ici la manière dont les êtres vivants pluricellulaires sont organisés à différents niveaux d'échelles, de la cellule avec ses caractéristiques, jusqu'aux relations entre les êtres vivants et leur environnement. Dans les organismes multicellulaires, les cellules subissent de nombreuses divisions mitotiques au cours du développement embryonnaire, ce qui donne naissance à de nombreuses cellules génétiquement identiques. Cependant, avec la division cellulaire, un autre processus, appelé différenciation, se produit également dans les cellules embryonnaires. Il s'agit du processus au cours duquel les cellules se différencient pour obtenir une structure et une fonction différentes.
Ici, nous étudierons :
Fig. 3 - Schéma d'une cellule animale. Source: Wikimedia Commons. Auteur : Kelvinsong. Licence : CC0
Légende :
1 = Nucléole
2 = Noyau
3 = Ribosome
4 = Vésicule
5 = Réticulum endoplasmique rugueux (granuleux)
6 = Appareil de Golgi
7 = Cytosquelette
8 = Réticulum endoplasmique lisse
9 = Mitochondries
10 = Péroxysome
11 = Cytosol
12 = Lysosome
13 = Centrosome
14 = Membrane plasmique
Les cellules sont les plus petites unités de tout être vivant ; ce sont des compartiments remplis d'organites entourés d'une membrane cellulaire (la membrane plasmique).
Les fonctions les plus importantes des cellules sont la production de sources d'énergie et de protéines, la reconnaissance d'autres cellules, le transport de matériaux à travers la membrane cellulaire et la division des cellules.
Le génotype
Fig. 4 - Représentation d'une molécule d'ADN.
Le génotype est défini comme la composition génétique d'un organisme. Dans le cas d'un attribut particulier, le génotype décrit la nature des allèles de cet attribut. Une grande partie de l'étude de la vie est consacrée au patrimoine héréditaire et au génome des êtres vivants.
Ici, nous étudierons :
- la conservation des génomes ;
- la reproduction sexuée ;
- les principes de base de la génétique ;
- la méiose.
Les autres mécanismes de la diversification et de l'évolution du vivant
L'histoire de l'évolution et les relations d'une espèce ou d'un groupe d'espèces sont appelées phylogénie. Elle est souvent illustrée à l'aide d'un diagramme de ramification appelé arbre phylogénétique. Les arbres phylogénétiques montrent comment les organismes ou les groupes à n'importe quel niveau hiérarchique sont liés les uns aux autres par des ancêtres communs.
Ici, nous étudierons :
Fig. 5 - Schéma des trois grands domaines de l'« arbre » de l'histoire évolutive du vivant selon la classification phylogénétique. Source : Wikimedia Commons. Auteur : Maisrimer, de sources variées. Modifié pour retirer la liste des sources. Licence : CC BY-SA 4.0.
L'inéluctable évolution des génomes au sein des populations
L'évolution est un changement graduel et cumulatif des traits héréditaires d'une population d'organismes au fil du temps. Ce changement se produit au cours de nombreuses générations. Les modèles de changement évolutif peuvent être observés à partir de différentes sources de données, notamment les fossiles, l'homologie, la biologie moléculaire et les observations directes. Ces observations montrent que les formes de vie changent avec le temps.
Ici, nous étudierons :
Les pinsons de Darwin
Les pinsons de Darwin nous montrent les changements évolutifs qui conduisent à l'émergence de nombreuses espèces descendantes adaptées à leur environnement spécifique.
Lors de ses voyages aux îles Galápagos, Darwin a découvert plus d'une douzaine d'espèces de pinsons - des petits oiseaux - très semblables en taille et en couleur, mais dont les becs avaient des formes différentes. Darwin pensait que leurs becs uniques leur donnaient de meilleures chances de survie. Par exemple, certains pinsons avaient un bec large et émoussé qui les aidait à casser les noix et les graines, tandis que d'autres pinsons avaient un bec long et pointu qui les aidait à attraper les insectes.
Darwin a émis l'hypothèse que toutes les différentes espèces de pinson des îles Galápagos provenaient d'une espèce mère qui avait colonisé les îles il y a des millions d'années. Darwin a expliqué qu'en se propageant d'une île inhabitée à l'autre, les populations de l'espèce mère se sont adaptées à différentes niches écologiques et ont rapidement évolué vers de nombreuses espèces descendantes.
La théorie de l'évolution par la sélection naturelle fut publiée en 1859 par Charles Darwin
Fig. 6 - Portrait de Charles Darwin. Source : Wikimedia Commons. Auteur : Julia Margaret Cameron.
Le patrimoine génétique
La génétique est l'étude des gènes, de leur variation dans une population et de leur transmission. L'être humain sait depuis longtemps que deux individus se reproduisant auront une progéniture présentant des caractéristiques similaires. En effet, les humains ont commencé à tirer parti de ce fait bien avant que les lois de la génétique ne soient établies. De nombreuses cultures parmi les plus importantes d'aujourd'hui, par exemple, ne ressemblent en rien à leurs ancêtres. Cela est dû à des milliers d'années de reproduction sélective. La transmission d'attributs spécifiques des parents à la progéniture est appelée hérédité, et c'est pourquoi la génétique est souvent appelée l'étude de l'hérédité.
Ici, nous étudierons :
les divisions cellulaires des eucaryotes ;
la réplication de l'ADN ;
la mutation de l'ADN et la variabilité génétique ;
l’histoire humaine lue dans son génome ;
les enzymes.
Fig. 7 - De la molécule d'ADN à la cellule vivante. Source : Wikimedia Commons Auteur : William Crochot. Licence : CC BY-SA 4.0
La Terre, la vie et l'organisation du vivant - Points clés
- L'âge de la Terre est estimé à 4,5 milliards d'années.
- La lithosphère est divisée en plaques tectoniques.
- Les plaques tectoniques se déplacent les unes par rapport aux autres et sont responsables de nombreux risques naturels tels que les éruptions volcaniques, les tremblements de terre et les tsunamis.
- La génétique est l'étude des gènes, de leur variation dans une population et de leur transmission.
- L'évolution est un changement graduel et cumulatif des attributs héréditaires d'une population d'organismes au fil du temps.
- Les fonctions les plus importantes des cellules sont la production de sources d'énergie et de protéines, la reconnaissance d'autres cellules, le transport de matériaux à travers la membrane cellulaire et la division des cellules.
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