SVT — Seconde

Biologie — Programme complet Seconde

Cours complet de SVT Seconde : la cellule et ses organites, l'ADN et les chromosomes, mitose et division cellulaire, reproduction sexuée et asexuée,…

Par ProfBot

Biologie — Programme complet Seconde

Introduction

Bienvenue dans ce cours de SVT Seconde ! La biologie en classe de Seconde pose les bases essentielles pour comprendre le vivant : comment les cellules fonctionnent, comment l'ADN porte notre hérédité, comment les êtres vivants se reproduisent, comment notre corps se nourrit et réagit aux agressions, et comment les espèces évoluent. Ce cours couvre l'intégralité du programme officiel.

Partie 1 — La cellule, unité du vivant

1.1 Qu'est-ce qu'une cellule ?

La cellule est l'unité structurale et fonctionnelle de tous les êtres vivants. Tout organisme vivant est composé d'une ou plusieurs cellules.

Deux grands types de cellules :

1.2 La cellule animale

Éléments essentiels d'une cellule animale :

• Membrane plasmique : bicouche lipidique qui délimite la cellule et contrôle les échanges
• Cytoplasme : milieu aqueux contenant les organites
• Noyau : contient l'ADN (information génétique), entouré de l'enveloppe nucléaire
• Mitochondries : production d'énergie (ATP) par la respiration cellulaire
• Réticulum endoplasmique : synthèse et transport des protéines
• Appareil de Golgi : tri et expédition des protéines
• Ribosomes : synthèse des protéines
• Lysosomes : digestion cellulaire

1.3 La cellule végétale

La cellule végétale possède les mêmes éléments que la cellule animale, plus :

• Paroi cellulosique : enveloppe rigide à l'extérieur de la membrane → donne sa forme à la cellule
• Vacuole : grande vésicule remplie de sève vacuolaire (eau, nutriments) → maintien de la turgescence
• Chloroplastes : organites contenant de la chlorophylle, siège de la photosynthèse

💡 Moyen mnémotechnique : La cellule végétale a en plus : Vacuole + Chloroplastes + Paroi = VCP (Végétal, Chloro, Paroi)

1.4 Les échanges cellulaires

La membrane plasmique est sélectivement perméable : elle laisse passer certaines molécules et en bloque d'autres.

Types de transport :

Partie 2 — L'ADN et l'information génétique

2.1 Découverte et importance de l'ADN

L'ADN (acide désoxyribonucléique) est la molécule qui contient toutes les instructions nécessaires au fonctionnement, à la croissance et à la reproduction d'un être vivant.

Dates clés :

• 1869 : Miescher isole une substance nucléaire (la "nucléine")
• 1944 : Avery, MacLeod et McCarty démontrent que l'ADN est le support de l'hérédité
• 1953 : Watson et Crick décrivent la structure en double hélice (avec Rosalind Franklin)

2.2 Structure de l'ADN

L'ADN est une double hélice formée de deux brins antiparallèles.

Le nucléotide — brique de base de l'ADN :

       Base azotée
           |
Phosphate — Désoxyribose

Les 4 bases azotées :

• Adénine (A) — toujours associée à la Thymine (T)
• Guanine (G) — toujours associée à la Cytosine (C)

💡 Astuce : "Les AThlètes GCourent vite" → A-T et G-C

La double hélice :

• Les deux brins sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène entre les bases complémentaires
• Les bases se font face à l'intérieur de la hélice, les désoxyriboses et phosphates forment les "rampes" de l'escalier en colimaçon

2.3 Chromosomes et génome

• L'ADN est organisé en chromosomes dans le noyau
• Chaque chromosome = une longue molécule d'ADN enroulée autour de protéines (histones)
• Génome = ensemble de l'ADN d'un organisme
• Chez l'Homme : 23 paires de chromosomes = 46 chromosomes (2n = 46)
• 22 paires d'autosomes (chromosomes non sexuels)
• 1 paire de chromosomes sexuels : XX chez la femme, XY chez l'homme

Caryotype : photographie des chromosomes d'une cellule, classés par paires et par taille.

2.4 Gènes et allèles

• Un gène est une portion d'ADN qui code pour une protéine et détermine un caractère héréditaire
• Un gène occupe un emplacement précis sur un chromosome : son locus
• Deux chromosomes homologues portent les mêmes gènes aux mêmes loci
• Un gène peut exister sous plusieurs formes appelées allèles → source de variabilité

Exemple concret — Couleur des yeux :

• Le gène de la couleur des yeux est présent sur un chromosome spécifique
• Allèle "yeux marron" (dominant) vs allèle "yeux bleus" (récessif)
• Un individu aux yeux marron peut être porteur de l'allèle yeux bleus sans le manifester

Partie 3 — La division cellulaire : la mitose

3.1 Rôle de la mitose

La mitose est le mode de division des cellules somatiques (cellules du corps). Elle produit 2 cellules filles identiques à la cellule mère.

Fonctions de la mitose :

• Croissance : augmentation du nombre de cellules lors du développement de l'organisme
• Réparation : remplacement des cellules mortes ou endommagées
• Reproduction asexuée chez certains organismes (bactéries, levures, hydres)

3.2 Le cycle cellulaire

Avant de se diviser, une cellule passe par un cycle comprenant deux grandes phases :

L'interphase (90 % du temps) :

• Phase G1 : croissance cellulaire, synthèse de protéines
• Phase S : réplication de l'ADN (chaque chromosome est dupliqué → chromatides sœurs)
• Phase G2 : vérification de la réplication, préparation à la division

La mitose (M) :

• Division du noyau puis du cytoplasme

3.3 Les phases de la mitose

Cellule mère (2n = 46)
        ↓ Mitose
Cellule fille 1 (2n = 46)  +  Cellule fille 2 (2n = 46)

💡 La mitose conserve le nombre de chromosomes : la cellule mère et les cellules filles ont le même nombre de chromosomes (2n → 2n).

3.4 La réplication de l'ADN

Avant la mitose, chaque molécule d'ADN est copiée. La réplication est semi-conservative :

1. Les deux brins de la double hélice sont séparés (par des hélicases)
2. Chaque brin sert de matrice
3. L'ADN polymérase synthétise un nouveau brin complémentaire
4. Résultat : 2 molécules d'ADN identiques, chacune avec un brin parental et un brin nouveau

ADN original :  ============
                     ↓ Réplication
ADN copie 1 :   =====||=====  (brin ancien + brin nouveau)
ADN copie 2 :   =====||=====  (brin ancien + brin nouveau)

Partie 4 — La reproduction des êtres vivants

4.1 Reproduction asexuée

La reproduction asexuée ne fait intervenir qu'un seul parent et ne nécessite pas de gamètes.

Caractéristiques :

• Les individus produits sont génétiquement identiques au parent (clones)
• Rapide et efficace quand les conditions sont favorables
• Pas de brassage génétique → moins de diversité

Exemples chez les animaux :

• Bourgeonnement chez l'hydre d'eau douce
• Scissiparité (division en deux) chez les étoiles de mer
• Parthénogenèse (développement sans fécondation) chez certains insectes

Exemples chez les végétaux :

• Stolons (fraisier) : tiges horizontales qui donnent de nouveaux pieds
• Rhizomes (iris) : tiges souterraines qui produisent de nouvelles pousses
• Bouturage, marcottage, greffage (utilisés en agriculture)
• Multiplication végétative naturelle : tubercules (pomme de terre), bulbes (tulipe, ail)

4.2 Reproduction sexuée

La reproduction sexuée implique deux parents et la fusion de gamètes haploïdes.

Étapes :

1. Méiose : production de gamètes haploïdes (n chromosomes) à partir de cellules diploïdes (2n)
2. Fécondation : fusion d'un gamète mâle (spermatozoïde) et d'un gamète femelle (ovule) → zygote diploïde (2n)
3. Développement du zygote en nouvel organisme

Avantage principal : La reproduction sexuée crée de la diversité génétique → les descendants ne sont pas identiques entre eux ni aux parents → matière première pour l'évolution.

4.3 La méiose — Présentation simplifiée (Seconde)

La méiose produit des cellules avec moitié moins de chromosomes.

Cellule diploïde (2n = 46)
        ↓ Méiose I : séparation des chromosomes homologues
2 cellules (n = 23, avec chromatides liées)
        ↓ Méiose II : séparation des chromatides
4 gamètes haploïdes (n = 23)

💡 Différence clé mitose / méiose :

- Mitose : 1 cellule → 2 cellules identiques (2n → 2n) → croissance

- Méiose : 1 cellule → 4 gamètes (2n → n) → reproduction sexuée

4.4 Les gamètes humains

Gamètes mâles — Spermatozoïdes :

• Produits dans les testicules (à partir de la puberté)
• Structure : tête (noyau + acrosome), pièce intermédiaire (mitochondries), flagelle
• Très mobiles, produits en très grande quantité (~300 millions par éjaculation)
• Haploïdes : 23 chromosomes dont un chromosome sexuel (X ou Y)

Gamètes femelles — Ovules :

• Produits dans les ovaires
• Beaucoup plus grands que les spermatozoïdes (0,1 mm)
• Immobiles, produits en faible quantité (~1 par cycle menstruel)
• Haploïdes : 23 chromosomes dont un chromosome X

La fécondation :

• Lieu : trompe de Fallope
• 1 spermatozoïde pénètre l'ovule → fusion des noyaux → zygote 2n = 46
• Le sexe de l'enfant est déterminé par le chromosome apporté par le spermatozoïde (X → fille, Y → garçon)

Partie 5 — La nutrition et le fonctionnement du corps humain

5.1 L'alimentation et les nutriments

Les aliments apportent les nutriments nécessaires à l'organisme.

Les grandes catégories de nutriments :

Valeur énergétique :

• 1 g de glucides → 4 kcal
• 1 g de protéines → 4 kcal
• 1 g de lipides → 9 kcal
• 1 g d'alcool → 7 kcal

5.2 La digestion

La digestion est la transformation des aliments en molécules assez petites pour traverser la paroi intestinale et passer dans le sang.

Le tube digestif :

Bouche → Œsophage → Estomac → Intestin grêle → Gros intestin → Rectum → Anus

Étapes de la digestion :

Absorption intestinale :

• Les nutriments traversent la paroi de l'intestin grêle → capillaires sanguins et lymphatiques
• La surface est augmentée par les villosités et les microvillosités → surface totale ~200 m²

5.3 La circulation sanguine

Le cœur est une pompe musculaire qui propulse le sang dans deux circuits :

La double circulation :

Grande circulation (systémique) :
Cœur gauche → Aorte → Organes → Veines caves → Cœur droit

Petite circulation (pulmonaire) :
Cœur droit → Artère pulmonaire → Poumons → Veines pulmonaires → Cœur gauche

Le sang :

• Plasma (55 %) : liquide jaunâtre contenant eau, protéines, nutriments, hormones, déchets
• Globules rouges (érythrocytes, 44 %) : transport de l'O₂ grâce à l'hémoglobine
• Globules blancs (leucocytes, <1 %) : défense immunitaire
• Plaquettes (thrombocytes) : coagulation sanguine

Groupe sanguin ABO :

💡 Le groupe O est donneur universel (pas d'antigènes), le groupe AB est receveur universel (pas d'anticorps).

5.4 La respiration cellulaire

La respiration cellulaire se déroule dans les mitochondries et transforme le glucose en énergie (ATP).

Équation bilan :

Glucose + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau + Énergie (ATP)
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ~38 ATP

Échanges gazeux au niveau des poumons :

• L'O₂ de l'air alvéolaire passe dans le sang par diffusion → fixé sur l'hémoglobine
• Le CO₂ du sang passe dans les alvéoles → expiré

Échanges gazeux au niveau des tissus :

• L'O₂ quitte le sang → cellules (respiration)
• Le CO₂ produit quitte les cellules → sang → poumons

Partie 6 — La photosynthèse (introduction)

6.1 Les végétaux, producteurs de matière organique

Les végétaux chlorophylliens sont des autotrophes : ils fabriquent leur propre matière organique à partir de substances minérales simples, grâce à l'énergie lumineuse.

Bilan simplifié de la photosynthèse :

CO₂ + H₂O + Lumière → Glucose + O₂
     (minéral)                (organique)

💡 La photosynthèse est le processus inverse de la respiration cellulaire. Elle stocke de l'énergie, la respiration la libère.

6.2 Les chloroplastes et la chlorophylle

• La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes (organites des cellules végétales)
• La chlorophylle est le pigment vert qui absorbe la lumière
• Absorbe la lumière rouge et bleue
• Réfléchit la lumière verte → c'est pourquoi les feuilles apparaissent vertes
• Les chloroplastes sont concentrés dans les cellules du mésophylle (tissu interne de la feuille)

Adaptation des feuilles à la photosynthèse :

• Surface large → maximise la surface d'exposition à la lumière
• Stomates (pores) → permettent les échanges de CO₂ et O₂
• Nervures → transport de la sève brute (eau + minéraux) et sève élaborée (sucres)

6.3 Les besoins des végétaux

Pour la photosynthèse :

• CO₂ (absorbé par les stomates)
• Eau (absorbée par les racines, transportée par le xylème)
• Lumière (absorbée par la chlorophylle)
• Minéraux (azote, phosphore, soufre…) → absorbés par les racines

Expériences historiques :

• Van Helmont (1648) : un saule de 2 kg devient 77 kg en 5 ans alors que la masse du sol diminue seulement de 60 g → la plante ne se "nourrit" pas principalement du sol
• Priestley (1772) : une plante "purifie" l'air → production d'O₂
• Ingenhousz (1779) : la purification ne se fait qu'à la lumière → rôle de la lumière

Partie 7 — La diversité et l'évolution du vivant

7.1 La biodiversité

La biodiversité (diversité biologique) s'exprime à plusieurs niveaux :

Niveau génétique :

• Variabilité des allèles au sein d'une même espèce
• Exemple : les différentes races de chiens (même espèce, génomes différents)

Niveau spécifique :

• Nombre d'espèces différentes dans un milieu
• ~8,7 millions d'espèces estimées sur Terre (dont ~1,9 million décrites)

Niveau écosystémique :

• Diversité des milieux et des communautés (forêt, prairie, récif corallien, toundra…)

7.2 La classification du vivant

Les grands domaines du vivant :

Vivant
├── Bactéries (procaryotes)
├── Archées (procaryotes)
└── Eucaryotes
    ├── Protistes (unicellulaires)
    ├── Champignons
    ├── Végétaux
    └── Animaux

Les grands groupes d'animaux (avec exemples) :

7.3 L'évolution — Idées fondamentales

Pourquoi les espèces changent-elles au cours du temps ?

Les observations de Darwin (19ᵉ siècle) :

• En observant des animaux dans différents îles et continents, Darwin remarque que les espèces sont adaptées à leur milieu
• Les Pinsons des Galapagos : mêmes ancêtres, becs différents selon la nourriture disponible sur chaque île

La sélection naturelle — Mécanisme de base :

1. Dans une population, les individus varient (différences héréditaires)
2. Certaines variations sont avantageuses dans un environnement donné
3. Les individus avec ces variations survivent mieux et se reproduisent davantage
4. Ces variations se transmettent → fréquence augmente dans la population

Exemple concret — Le phalène du bouleau (Biston betularia) :

• Avant la révolution industrielle : papillons de couleur claire (camouflage sur les bouleaux clairs) prédominants
• Pendant la révolution industrielle : pollution → bouleaux noircis → papillons sombres avantagés → leur fréquence augmente
• Depuis la dépollution : retour des papillons clairs → illustration parfaite de la sélection naturelle en temps réel

Les preuves de l'évolution :

7.4 Les grands groupes phylogénétiques (classification par parenté)

La classification moderne regroupe les espèces selon leur ancêtre commun.

Exemple simplifié — Les tétrapodes :

Poissons osseux
    └── Tétrapodes (4 membres avec doigts)
            ├── Amphibiens
            └── Amniotes (œuf amniotique)
                    ├── Reptiles + Oiseaux
                    └── Mammifères

💡 Les oiseaux sont des reptiles d'un point de vue évolutif (ils partagent un ancêtre commun plus récent avec les crocodiles qu'avec les lézards).

Partie 8 — Les écosystèmes et l'environnement

8.1 Structure d'un écosystème

Un écosystème est formé par l'interaction entre une communauté d'êtres vivants (biocénose) et leur milieu physique (biotope).

Composants d'un écosystème :

8.2 Les réseaux trophiques

Un réseau trophique (ou réseau alimentaire) représente l'ensemble des relations alimentaires dans un écosystème.

Exemple de réseau simplifié (prairie) :

Herbe → Lapin → Renard
  ↓       ↓
Criquet  Chouette
  ↓
Grenouille → Héron

Règle des 10 % : Seulement ~10 % de l'énergie d'un niveau trophique est transmise au niveau suivant. Le reste est :

• Dissipé sous forme de chaleur (respiration)
• Non consommé (feuilles mortes, os)
• Excrété (urines, fèces)

💡 Conséquence : Pour nourrir un être humain de 60 kg de viande de bœuf, il faut ~600 kg de végétaux. Pour 60 kg de végétaux directement, il suffit de 600 kg de végétaux. Le régime végétarien est ~10× plus efficace en énergie.

8.3 Les cycles de la matière

Cycle du carbone (simplifié) :

CO₂ atmosphérique (0,04% de l'air)
       ↑ respiration   ↓ photosynthèse
Matière organique des végétaux
       ↑ décomposition ↓ consommation
Matière organique des animaux

Impact humain sur le cycle du carbone :

• Combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) → libère le CO₂ stocké depuis des millions d'années
• Déforestation → réduit la capacité des forêts à absorber le CO₂
• Résultat : effet de serre renforcé → réchauffement climatique

Cycle de l'eau :

Évaporation (mers, lacs) + Transpiration (végétaux)
    ↓ condensation en altitude
Nuages → précipitations (pluie, neige)
    ↓ ruissellement ou infiltration
Cours d'eau, nappes phréatiques → mers → évaporation

8.4 Les menaces sur la biodiversité

Les principales causes de la perte de biodiversité :

1. Destruction des habitats : déforestation (forêt tropicale : -15 millions ha/an), artificialisation des sols (urbanisation), drainage des zones humides

1. Surexploitation : pêche excessive (32% des stocks de poissons surexploités), braconnage, commerce illégal d'espèces

1. Pollution : pesticides (déclin des abeilles, perturbateurs endocriniens), microplastiques dans les océans, pollution lumineuse, sonore

1. Espèces invasives : des espèces introduites hors de leur milieu naturel envahissent et éliminent les espèces locales

• Exemples : frelon asiatique en Europe, crapaud buffle en Australie, jussie dans les étangs français

1. Changement climatique : modification des aires de répartition, phénologie (floraison, migration), acidification des océans

💡 Les scientifiques estiment que nous vivons la 6ᵉ extinction de masse, avec un taux d'extinction 100 à 1000 fois supérieur au taux naturel.

Partie 9 — La géologie : la Terre, une planète dynamique

9.1 Structure interne de la Terre

La Terre est constituée de couches concentriques :

Asthénosphère : couche du manteau supérieur partiellement fondue, sur laquelle "flottent" les plaques lithosphériques.

9.2 La tectonique des plaques

La lithosphère est découpée en plaques tectoniques qui se déplacent lentement (quelques cm par an) sur l'asthénosphère.

Types de frontières de plaques :

Formation des océans :

1. Rifting : étirement de la lithosphère continentale → formation d'un rift (ex. Rift est-africain)
2. Accrétion océanique : magma remonte à la dorsale → nouvelle croûte océanique
3. Expansion de l'océan au fil du temps

Subduction :

• La croûte océanique (plus dense) plonge sous la croûte continentale ou océanique
• Génère des séismes profonds, des volcans explosifs (magma riche en gaz)
• Exemple : ceinture de feu du Pacifique

9.3 Les séismes et les volcans

Les séismes :

• Causés par une rupture soudaine de la roche le long d'une faille
• Foyer (hypocentre) : lieu de la rupture en profondeur
• Épicentre : point à la surface terrestre situé à la verticale du foyer
• Propagation d'ondes sismiques → mesurées par les sismographes
• Échelle de magnitude : Richter (magnitude) ou Mercalli (intensité)

Les volcans :

• Magma remontant depuis l'asthénosphère ou le manteau
• Volcans effusifs : lave fluide, épanchements tranquilles (ex. Piton de la Fournaise, Hawaï)
• Volcans explosifs : magma visqueux riche en gaz → nuées ardentes, cendres (ex. Pinatubo, Vésuve)

Résumé — Les grandes notions à retenir en Seconde

Tableau récapitulatif des divisions cellulaires

Le grand cycle de la vie

Organisme adulte (2n)
        ↓ Méiose (gonades)
Gamètes haploïdes (n)
        ↓ Fécondation
Zygote diploïde (2n)
        ↓ Mitoses répétées
Embryon → Organisme adulte (2n)

Les mots-clés du programme

Méthode — Réussir en SVT au lycée

Comment apprendre le cours ?

1. Lisez le cours en entier une première fois sans chercher à tout mémoriser
2. Repérez les définitions clés et les schémas importants
3. Résumez chaque partie en quelques lignes dans vos propres mots
4. Dessinez les schémas de mémoire (cellule, cycle cellulaire, réseau trophique…)
5. Faites des fiches avec : notion → définition → exemple → schéma

Comment répondre à une question d'examen ?

• Lisez attentivement la question : repérez les verbes clés (décrire, expliquer, comparer, justifier)
• Décrire = dire ce que vous observez (sans interpréter)
• Expliquer = dire pourquoi (mécanisme, cause-effet)
• Comparer = trouver les points communs ET les différences
• Justifier = donner une preuve, un argument

Analyser un document (graphique, schéma, texte)

1. Identifier la nature du document (graphique, photo de microscopie, tableau…)
2. Lire les axes et légendes attentivement
3. Décrire les données (tendances, valeurs remarquables)
4. Interpréter : que nous apprend ce document ? Quelle conclusion peut-on tirer ?
5. Critiquer si possible : limites du document, ce qu'il ne montre pas

Cours rédigé par ProfBot — Plateforme Cours de Lion — Seconde Générale SVT

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