Démarche générale pour l'ensemble du dossier

• Pistes d'exploitation à partir de données sur les gènes du développement impliqués dans la morphogénèse végétative
• Piste d'exploitation à partir de données cytométriques présentant l'évolution de la quantité d'ADN au cours d'un cycle cellulaire.
• Pistes d'exploitation à partir de données sur l'intervention des gibbérellines dans la croissance du pois et de l'épinard 

La logique de la démarche générale

Le constat d'une diversité dans les ports que présentent les différentes espèces végétales constitue le point de départ de la démarche et permet de renforcer l'idée de diversité phénotypique déjà abordée avec les élèves à d'autres occasions. Dans une première étape, on observe que cette diversité se remarque d'une part entre espèces différentes, d'autre part chez des variétés différentes d'une même espèce, et enfin chez des individus d'une même espèce placées dans des conditions environnementales différentes. Associées à des analyses de séquences des gènes impliqués (incluant des gènes du développement, ce qui permet de faire le lien avec le programme de Seconde), ces observations suggèrent que la morphogenèse est contrôlée par des gènes - dont le polymorphisme explique la diversité phénotypique des végétaux -avec lequels interagissent des facteurs externes. 

C'est l'occasion de souligner à nouveau et d'expliciter la complexité de la relation génotype-phénotype-environnement chez les êtres vivants. Pour cela, la deuxième étape est consacrée à l'étude des principaux processus biologiques, eux-mêmes gouvernés par des gènes, impliqués dans la morphogénèse : mitose et croissance cellulaire, sous le contrôle d'un hormone végétale : l'auxine. Cette étude peut être réalisée à l'aide de documents et d'activités pratiques classiques, en association avec des pratiques plus originales comme, par exemple, le traitement de données cytométriques pour l'étude du cycle cellulaire. Dans une troisième étape, on montre comment les facteurs de l'environnement, par leur action sur la répartition des hormones végétales, agissent conjointement avec le génotype pour, au final, établir le phénotype du végétal. 

Un déroulement possible

I - Les végétaux présentent une diversité morphologique
 

Objectifs	Documents	Activités
A - La morphologie d'un végétal dépend des caractéristiques génétiques de l'espèce. Un végétal possède un port caractéristique de son espèce. Ce port va être constant , dans un milieu donné, de génération en génération. Ce port est donc sous la dépendance d'un ou plusieurs gènes     B -La morphologie d'un végétal dépend en partie de caractéristiques génétiques individuelles : notion de variabilité phénotypique liée à la diversité allélique. Au sein d'une espèces les végétaux présentent une grande diversité phénotypique en relation avec le polymorphisme des gènes impliqués dans le développement.          C - La morphologie d'un végétal dépend en partie des caractéristiques de son l'environnement .     CCL : Notion de morphogénèse dépendante du génotype et de facteurs externes	- Images : ports de végétaux d'espèces différentes dans un même milieu. (images présentes dans un grand nombre de manuels scolaires) -Le phénotype normal chez Arabidopsis - Les phénotypes mutés chez Arabidopsis - Séquences des gènes du développement chez Arabidopsis (arabet.edi)         - Image : variété naine et normale d'une même espèce - Séquences d'allèles d'un gène impliqué dans la biosynthèse des gibbérélines, chez une variété naine et une variété normale de la même espèce (Gibbe.edi)         Images : ports de végétaux d'espèces différentes dans les mêmes conditions d'environnement ; ports de végétaux de même espèce dans différentes conditions d'environnement. (images présentes dans un grand nombre de manuels scolaires)	Observation des images             Comparaison de séquences (anagène)         Observation des images Traitement comparatif des séquences (Anagène)                  Observation des images

Les problèmes à résoudre : 

- Quels sont les processus biologiques impliqués dans la morphogenèse ? 

- Comment l'environnement interfère-t-il avec ces processus biologiques pour déterminer le phénotype du végétal ? 

II - L'établissement du phénotype du végétal repose sur un certain nombre de processus biologiques contrôlés par des gènes.
 

Objectifs	Documents	Activités
A - La mitose et la croissance cellulaire sont les processus biologiques supports de la morphogenèse. - Au sein de territoires spécialisés: les méristèmes, se déroulent la croissance en longueur du végétal. - Cette croissance est assurée par deux phénomènes: les divisions cellulaires (mitoses) l'élongation cellulaire. - Les mitoses produisent  .des cellules qui vont ensuite se différencier, s'allonger et participer à la croissance et à la structuration de l'organisme. .des cellules qui restent indifférenciées et qui vont maintenir la structure du méristème. B - Notion de cycle cellulaire  Lors de la mitose les structures cellulaires se modifient : La chromatine se condense et se présente sous la forme de chromosomes à deux chromatides. En anaphase, les chromatides soeurs de chaque chromosomes se séparent et migrent vers les pôles cellulaires opposés. Au cours de l'interphase la quantité d'ADN va progressivement être doublée: il y a réplication de l'ADN. La réplication de l'ADN s'effectue selon un mécanisme semi-conservatif, fondé sur la complémentarité des nuclotides. C - Modalités de la croissance cellulaire  La paroi végétale est un cadre rigide composé essentiellement de celluloses et d'hémicelllose (polysaccharides). Ce cadre rigide peut croitre sous la pression de turgescence cellulaire et grâce à sa plasticité. D - Déterminisme de la croissance cellulaire : intervention d'une hormone végétale, l'auxine. L'auxine est produite par les apex et agit à distance en stimulant les zones d'élongation. Elle possède une doubles action : une action à court terme sur la plasticité pariétale. une action à long terme sur l'expression des gènes qui parrticipent aux divers évènements du métabolisme nécessaire à la croissance.	Protocole et résultats d'expériences de marquage de plantule à l'encre de chine pour localiser les zones de croissance en longueur.         Images en MO de méristème présentant des cellules allongées et des figures de division. Texte présentant l'organisation des méristèmes primaires          Images en MO de méristème présentant des cellules allongées et des figures de division.             Données cytométriques sur la quantité d'ADN au cours d'un cycle cellulaire (Abrdu001 à Abrdu009)         Texte présentant la structure et les constituants chimique de la paroi primaire.  Modalité de croissance d'une cellule végétale         Texte présentant la nature chimique de l'auxine, le lieu de synthèse et transport de l'auxine et le rôles de l'auxine dans la morphogenèse végétative  Détail du mode d'action de l'auxine sur la paroi	Analyse des expériences de marquage.         Délimitation des territoires de croissance.             Identification des phases de la mitose.                 Suivi par cytométrie de la quantité d'ADN au cours d'un cycle cellulaire