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TP type ECE - Homo heidelbergensis

mis à jour le 01/01/2015

Objectifs : entraîner les élèves aux ECE (avec PHYLOGENE ou ANAGENE et MESURIM) et développer leur esprit critique car les résultats (angle facial et données génétiques) sont contradictoires. Ceci permet d'aborder l'aspect controversé de l'arbre phylogénétique du genre Homo. Possibilité de poursuivre la réflexion sur l'Homme de Denisova.

mots clés : TP, ECE, mesurim, angle facial, anagène, Homo heidelbergensis, ADN mitochondrial, phylogène, Denisova

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Le TP présenté a pour point de départ un article de Nature du 4 décembre 2013 comparant l'ADN mitochondrial de Homo heidelbergensis avec celui de Neandertal et montrant une forte différence entre ces deux représentants du genre Homo alors qu'ils étaient généralement apparentés d'après leurs caractères anatomiques.

Le fichier pour Phylogène a été fourni par Naoum Salamé de l'ENS de Lyon.

Les 7 fichiers joints pour Anagène sont produits à partir des ressources du National Center for Biotechnology Information (NCBI). Les références sont accessibles dans un fichier texte joint aux ressources. Ces fichiers comportent également des séquences permettant d'adapter ce TP à l'Homme de Denisova.

Ressource - fiche TP ECE format pdf - version Mesurim et Phylogène :

Problématique : Pour certains scientifiques, Homo heidelbergensis serait un Homme de Neandertal très ancien. Mais, pour d'autres, ce pourrait être une espèce à part, voire un Homo erectus tardif. On cherche à déterminer quelle hypothèse serait confortée par l'étude des caractéristiques crâniennes et génétiques d'Homo heidelbergensis.

Téléchargement du fichier pdf.
Une version ANAGENE et MESURIM est présente dans le fichier joint (en bas de page)

Ce TP peut être inséré dans un TP mosaïque (trois à quatre TP dans la salle avec mise en commun finale) en utilisant l'Homme de Flores (cf. ECE 2013), Neandertal, l'Homme de Cro-Magnon ou l'Homme de Denisova.

Les images du crâne et les fichiers PHYLOGENE et ANAGENE sont joints en bas de page.

L'image fournie est un montage fait à partir du site de la North Carolina School of Science and Mathematics. Sur la vue de profil, un trou (trépanation?) est présent sur le temporal (autre profil peu exploitable). Parfois, les élèves le confondent avec le trou auditif. Vous trouverez d'autres images dans un moteur de recherche (citez vos sources).

Ressources pour Anagène

On peut établir une matrice de ressemblances avec Neandertal, Homo sapiens et l'homme de Denosiva. Cependant l'ADN mitochondrial d'Homo Heidelbergensis comporte des manques (noté N dans la séquence) qu'ANAGENE compte comme des mutations. Cependant, les résultats restent cohérents et l'on peut travailler avec plusieurs fragments de séquences.

Sept fichiers sont proposés en ressources :
- un fichier comparant la séquence entière (attention, près d'une minute de traitement en comparaison avec discontinuité)
- six fichiers comparant différentes portions de l'ADN mitochondrial ; les fichiers 5 et 6 étant des séquences complètes.

Bilan de la séquence et remarques

- Avec des élèves entraînés avec les logiciels, ce TP peut être réalisé en une heure (bilan compris) et peut donc être utilisé pour faire une épreuve d'ECE blanche.

- Les élèves ont souvent été déstabilisés car les résultats sont contradictoires. L'angle facial (en moyenne de 85°) rapproche Homo heidelbergensis de l'Homme de Neandertal. Mais l'arbre obtenu avec Phylogène l'en sépare.

De plus, la datation, un volume cérébral intermédiaire entre Homo erectus et l'Homme de Neandertal ajoutent à la confusion et les pourcentages de ressemblances obtenus avec Anagène sont tous supérieurs à 90% (en comparaison avec discontinuité).
Ils doivent donc conclure qu'en ne peut pas vraiment trancher entre les trois hypothèses, même si l'hypothèse d'une espèce à part semble la plus acceptable.

- Il faut critiquer la méthode : avons-nous assez d'indices pour aboutir à une certitude ? Un seul crâne suffit-il ? La séquence d'ADN mitochondrial comporte des manques. Ceci a une influence sur la matrice, certaines mutations étant perdues.

- La technique d'analyse de l'ADN fossile peut être abordée d'après l'article de Nature et notamment les problèmes de contaminations.

- Ceci peut être rapproché en cours avec les liens de parentés entre Homo sapiens et Neandertal (forte différence pour l'ADN mitochondrial mais environs 10% d'ADN néandertalien dans l'ADN nucléaire des Européens) et avec l'importance d'étudier l'ADN nucléaire d'Homo heidelbergensis.

- Enfin, pour certains chercheurs, les différences observées dans l'étude de l'ADN pourraient aussi s'expliquer par la dérive génétique.

Conclusion : Construire une phylogénie du genre Homo est donc très complexe.