SVT - TS
2012 - 2013
ATTENTION... EN COURS DE MODIFICATION !
TS 2013 - Baccalauréat - Sujets 0
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TS - SVT - Programmes - Ressources
Enseignement spécifique et de spécialité
Nouveau programme rentrée 2012
TS 2013 - SVT - RESSOURCES ÉDUSCOL
Le principe de liberté pédagogique
En application de la loi n°2005-380 du 23 avril 2005 d'orientation et de programme pour l'avenir de l'École, «la liberté pédagogique de l'enseignant s'exerce dans le respect des programmes et des instructions du ministre chargé de l'Éducation nationale et dans le cadre du projet d'école ou d'établissement avec le conseil et sous le contrôle des membres des corps d'inspection».
Les programmes sont, en conséquence, la seule référence réglementaire adressée aux professeurs.
Les ressources et documents proposés aux enseignants garantissent ce principe, il revient à chaque enseignant de s'approprier les programmes dont il a la charge, d'organiser le travail de ses élèves et de choisir les méthodes qui lui semblent les plus adaptées en fonction des objectifs à atteindre.
Les ressources pour faire la classe proposées par la DGESCO ne sont que des appuis à la libre disposition des professeurs.
Introduction
Les programmes de lycée s’organisent, de la seconde à la terminale S, selon un certain nombre de principes généraux :
Une place importante laissée à la thématique de l’évolution. Il s’agit, selon les moments, soit d’un sujet d’étude en tant que tel, soit d’un outil explicatif indispensable pour comprendre la biologie en général.
La volonté d’associer dans la motivation des élèves les intérêts scientifiques fondamentaux et les préoccupations personnelles plus appliquées. C’est ainsi que les trois grandes thématiques qui organisent l’écriture du programme déclinent trois motivations :
la science et l’envie de comprendre pour le thème « la Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant » (avec, en plus de la préoccupation culturelle pour tous, une perspective vers l’univers-métier de la science elle-même) ;
l’environnement planétaire dans une perspective de développement durable pour le thème « grands enjeux planétaires contemporains » (avec, en plus de la préoccupation culturelle pour tous, une perspective vers l’univers métier de l’aménagement et de la gestion de l’environnement) ;
le propre corps et la santé pour le thème « corps humain et santé » (avec en plus de la préoccupation culturelle pour tous, une perspective vers l’univers-métier des professions de la santé).
Le souci de rendre plus stable que par le passé la maîtrise des fondamentaux au sortir du lycée. En terminale S, classe où la spécialisation de l’élève se marque plus nettement, le programme de SVT vise à assurer une construction solide des concepts scientifiques sans chercher à l’exhaustivité des connaissances actuelles sur le sujet. Les thématiques choisies, comme les orientations du programme s’inscrivent dans ce projet, en s’appuyant sur les acquis de seconde et première dans l’optique de préparer au mieux l’orientation post baccalauréat des élèves.
L’unité du programme de lycée comme un projet conçu sur l’ensemble du curriculum, du moins pour ceux des élèves engagés dans la filière scientifique, est marquée par une partie du préambule qui sera identique pour les trois années.
L’affirmation de l’ouverture de la discipline sur les autres champs de connaissance, scientifiques ou non.
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La présentation des Thèmes et sous thèmes :
- TS 2013 - Programme 2012 - BO spécial n°8 du 13 octobre 2011
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- TS 2013 - Présentation - Nouveaux programmes de TS
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- Problématiques : sens général des thèmes - Ac Rouen
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- TS 2013 - RESSOURCES SVT
TS 2013 – Présentation - Thème 1A – Génétique et évolution
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TS 2013 – Présentation - Thème 1B – Le domaine continental et sa dynamique
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TS 2013 – Présentation - Thème 2A – Géothermie et propriétés thermique de la Terre
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TS 2013 – Présentation - Thème 2B – La plante domestiquée
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TS 2013 – Thème 3A – Le maintien de l’intégrité de l’organisme
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TS 2013 – Thème 3B – Neurones et fibre musculaire, la communication nerveuse
TS 2013 – Présentation - Thème 1 Spécialité – Énergie et cellule vivante
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TS 2013 – Présentation - Thème 2 Spécialité – Atmosphère, hydrosphère, climats, du passé à l’avenir
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TS 2013 – Présentation - Thème 3 Spécialité – Glycémie et diabète
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L'enseignement des SVT en TS :
Enseignement spécifique
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- Thème 1A1 - Le brassage et sa contribution à la diversité génétique
Acquis à mobiliser
Les notions suivantes ont été abordées dans la scolarité antérieure des élèves :
• Chromosome constitué d’ADN, support de l’information génétique.
• Gène – allèle – notion de dominance / récessivité au niveau cellulaire et macroscopique.
• Caryotype identique pour tous les individus d’une même espèce.
• Caryotype identique pour toutes les cellules de l’organisme (sauf pour les cellules reproductrices).
•
Existence dans chaque cellule de paires de chromosomes portant les
mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles (donc génétiquement
différents).
•
Maintien du nombre de chromosomes lors de la reproduction sexuée :
séparation des paires de chromosomes lors de la formation des cellules
reproductrices (qui ont donc un seul chromosome de chaque paire) et
reconstitution de paires de chromosomes lors de la fécondation.
•
Production, par un même individu, de cellules reproductrices
génétiquement différentes expliquée par la répartition au hasard des
deux chromosomes de chaque paire.
• Unicité de chaque individu issu de la reproduction sexuée.
Les nouvelles notions à bâtir
- Les notions de brassage intrachromosomique et de brassage interchromosomique lors de la formation des gamètes en relation avec le déroulement de la méiose.
Remarque :
Les termes de chromosomes homologues, de méiose et de brassage chromosomique n’étaient pas au programme des années antérieures, et seront donc à introduire.
- L’unicité génétique de chaque zygote,
unicité résultant des brassages chromosomiques ayant lieu lors des deux
phases clés de la reproduction sexuée (méiose et fécondation) : « chaque
zygote contient une combinaison unique et nouvelle d’allèles »
- La notion « d’anomalies chromosomiques : origine, conséquences, source de diversification »... pouvant survenir lors du déroulement de la méiose (origine) et leurs conséquences pour l’individu (trisomies, …), mais aussi en terme de source de diversification du vivant (apparition de nouveaux gènes; familles multigéniques).
Quelques pistes pédagogiques
Piste pédagogique 1 : faire le point sur la stabilité des caryotypes :
Il s’agit ici essentiellement de mobiliser les acquis des classes antérieures (cf.point1.1.1Ressources éduscol).
Cette mobilisation peut prendre des formes variées :
- Schémas à compléter et/ou à ordonner.
- Arguments à extraire de documents et à mettre en relation pour justifier cette stabilité du caryotype.
- QCM sur documents... etc
Cela peut aussi être l’occasion de réaliser une évaluation diagnostique : il s’agit d’une évaluation d’un type particulier, qui ne donne pas lieu à une note, et qui poursuit plusieurs objectifs : faire le point sur les acquis, les représentations des élèves, et poser les problèmes qu’il reste à résoudre.
Exemple de piste pédagogique 1 :
A- Des observations et une étude de documents : une situation motivante
- Des observations réalisées dans un élevage issu de la reproduction sexuée (prendre soin de porter les observations sur des élevages où il existe une certaine diversité génétique)...
- ... Accompagnées de documents... présentant les caryotypes des parents...
- Et les caryotypes des petits...
B- Une première exploitation des observations et des documents est l’occasion, dans un premier temps :
- De constater la conservation du caryotype au cours de la reproduction sexuée...
- De mobiliser les acquis (cellules
reproductrices, fécondation, complémentarité du mécanisme de formation
des cellules reproductrices et de la fécondation, …).
- Et d'introduire le terme de MÉIOSE.
C- Une seconde exploitation des observations et des documents est aussi l'occasion, dans un second temps :
- De constater la diversité des descendants (rappel : on aura pris soin de porter les observations sur des élevages où il existe une certaine diversité phénotypique),
- de mobiliser certains acquis (gènes, allèles, caractères,...)
D- Le résultat des deux exploitations permet de :
- Constater que les caractères sont brassés... et donc de poser la notion de brassage : ici il s’agit de brassage de caractères, donc brassage au niveau du phénotype macroscopique...
E- Un questionnement peut être soulevé et donc une problématique peut être dégagée. Elle permet de :
- S’interroger sur les mécanismes qui permettent ce brassage macroscopique des caractères...,
- donc sur le brassage des chromosomes...,
- et donc sur le brassage des gènes.
F-
Dans le prolongement de cette évaluation diagnostique, on peut aborder
l'étude de documents sur le déroulement de la méiose et de la
fécondation pour poser les phénomènes cellulaires et chromosomiques :
- Des documents pour le déroulement de la méiose (puisque le terme a été introduit) : on étudie les différentes étapes, mais sans faire d'analyse en terme génétique...
- Des documents pour le déroulement de la fécondation.
G- Suite à l'étude de la méiose et de la fécondation, les phénomènes cellulaires et chromosomiques ainsi posés permettent de dégager une problématique qui pourra être utilisée lors de l’étude suivante sur le brassage chromosomique et allélique, par exemple :
- Comment est assuré le brassage chromosomique et allélique ? (source de diversité des caractères macroscopiques)
Piste pédagogique 2 : aborder la notion de brassage génétique lors de la reproduction sexuée :
- Le déroulement de la méiose pourra être établi dans ses grandes lignes à partir :
- d'observations microscopiques...
- réalisées en articulation avec la visualisation de séquences vidéos et/ou d’animations.
- La notion de brassage lors de la méiose pourra être abordée à partir :
- D'analyse de résultats de croisements de type « TEST-CROSS ».
- Résultats : les phénotypes des descendants d'un croisement de type "TEST-CROSS" renseignent directement sur le génotype des gamètes produits par le parent hétérozygote.
- Important : pour
que l’analyse des résultats du test-cross puisse réellement se faire en
relation avec l’objectif fixé (comprendre l'origine du brassage des
caractères macroscopiques), s’assurer que les
élèves ont bien compris l'intérêt de ce croisement type "test-cross" :
c'est-à-dire que la notion suivante doit être bien stabilisée chez
l'élève : "les phénotypes des descendants d'un croisement de type "TEST-CROSS" renseignent directement sur le génotype des gamètes produits par le parent hétérozygote".
- Une fois cette notion bien stabilisée, il faut maintenant parvenir aux notions de brassage intrachromosomique (prophase 1 de la méiose) et brassages interchromosomiques (anaphase 1 de la méiose et fécondation).
- Pour cela, il est possible de placer les élèves en situation de pratiquer une démarche d’investigation en relation dans un premier temps avec la méiose, particulièrement intéressante s'ils travaillent en ateliers.
- Pour mettre en évidence le brassage intrachromosomique au cours de la prophase 1 de la méiose, l'idéal serait de parvenir à leur faire imaginer le phénomène de crossing-over, en procédant par exemple de la façon suivante :
- L’analyse statistique des résultats de différents croisements de type test-cross (voir le site Statistix (http://www.statistix.fr/)...
- pourra être l’occasion de représenter le comportement des allèles en relation avec celui des chromosomes lors de la méiose (schémas, manipulations de maquettes, …).
Il serait particulièrement intéressant, pour leur formation, que des élèves s’interrogent sur :
- des résultats qui ne correspondraient pas à leurs attentes,
- des résultats qui ne leur sembleraient pas « logiques »,
Et que des informations complémentaires (figures de chiasmas en prophase I de méiose), fournies au moment opportun :
- Leurs permettent d’imaginer le phénomène de CROSSING-OVER...
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Pour cela les élèves peuvent étudier un document de figures de chiasma
visibles en prophase 1 de méiose, accompagné soit d'un document
indiquant le résultat d'un croisement test aux pourcentages de parentaux
supérieurs aux pourcentages des recombinés, soit d'observation
d'élevages (ou de cultures) donnant en réel ces pourcentages inattendus.
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L'explication de l'élève sera réussie lorsqu'il aura compris d'une part
l'existence de crossing-over, d'autre part que les gènes, dans ce cas
précis, sont situés sur le même chromosome, autrement que ces gènes sont
liés.
- Les résultats inattendus
(précédemment) trouvent alors leur explication dans le fait que des
échanges de matériel ont lieu entre chromosomes homologues au cours de
la prophase 1 de la méiose et que, dans le cas de gènes liés, ces
échanges génèrent d'une part des individus au phénotype macroscopique de
type parental, d'autre part des individus issus de crossing-over, donc
d'une recombinaison, individus "recombinés" au pourcentage inférieur à
celui des individus types parentaux.
- Les élèves sont donc amenés à comprendre le brassage intrachromosomique réalisé en prophase 1 de la méiose, donc de répondre en partie au problème posé par le brassage des caractères macroscopiques observés précédemment.
- Autrement dit, une réponse partielle au problème peut être annoncée :
"Le
brassage des caractères macroscopiques observés dans l'élevage (ou la
culture) précédent(e) est expliquée (en partie) par les crossing-over
réalisés au cours de la prophase 1 de la méiose".
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Mais ce n'est pas tout : les élèves doivent comprendre également qu'un
brassage interchromosomique est réalisé au cours de l'anaphase 1 de la
méiose : la démarche d'investigation doit être poursuivie... Pour cela :
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Faire, par exemple, une analyse statistique portant sur les résultats
d'un croisement-test entre un individu double hétérozygote (deux
caractères étudiés portés par des chromosomes différents) et un individu
double homozygote.
- Dans un second temps, on poursuit la démarche d'investigation en relation avec la fécondation.
- Les conséquences génétiques de la fécondation
pourront être abordées en cohérence avec les conséquences génétiques de
la méiose, dans le contexte de l’étude de croisements au sein d’un
élevage ou d’une culture par exemple, de façon à bien mettre en évidence
le phénomène d’amplification du brassage interchromosomique ayant lieu à
la fécondation par rapport au brassage ayant lieu lors de la méiose. Ce
phénomène d’amplification concourt à la grande diversité, voire à
l’unicité, des individus issus d’une reproduction sexuée.
Remarque :
Dans
toute cette phase de travail sur des résultats de croisements et
d’analyse statistique, il est opportun de se rapprocher de l’enseignant
de mathématiques afin d’établir une cohérence entre les notions abordées
dans les deux disciplines (croisement entre la combinatoire génétique
et la formalisation mathématique). Des ressources intéressantes sont
disponibles dans ce domaine sur le site Statistix (http://www.statistix.fr/).
Piste pédagogique 3 : aborder la notion d’anomalies lors du déroulement de la méiose et leurs conséquences :
- Anomalies caryotypiques et conséquences pour
l’individu : les élèves ont découvert au collège l’existence de
certaines anomalies caryotypiques dans l’espèce humaine (trisomies
essentiellement). Il a été établi que ce nombre anormal de chromosomes
empêche le développement de l’embryon ou entraîne des caractères
différents chez l’individu concerné.
Piste pédagogique 4 : il reste maintenant à expliquer l'apparition de ces anomalies.
Un
travail en atelier dans le cadre de la pratique d’une démarche
d’investigation et/ou de résolution de tâche complexe est
particulièrement approprié pour cette étude.
Des
exemples différents pourraient être proposés à différents groupes
d’élèves au sein de la classe, chaque groupe étant chargé de trouver et
de présenter les mécanismes à l’origine de l’anomalie qu’il a étudiée,
comme le ferait un médecin chargé de fournir des explications à un
couple concerné par ces problèmes.
Remarque :
L’étude
de différents cas de trisomie 21 (cas avec un chromosome 21
surnuméraire – cas avec une translocation) peut être intéressante pour
préparer à la découverte de la notion de duplication.
- Anomalies à l’origine de duplications géniques et
conséquences en terme d’évolution : la découverte du phénomène de
duplication génique doit être nécessairement replacée dans un contexte
évolutif.
Cette
étude pourrait tout à fait trouver sa place dans le cadre de l’étude du
thème 1-A-2 « diversification génétique et diversification des êtres
vivants ». Elle peut constituer une liaison entre les thèmes 1-A-1 et
1-A-2.
Plusieurs approches pédagogiques sont envisageables :
- Soit présentation des phénomènes en s’appuyant sur des docs scientifiques et/ou des animations :
- Crossing-over inégal à l’origine d’une duplication génique
- Puis... devenirs possibles des duplicata et notion de famille multigénique.
Ces phénomènes étant maintenant connus, il est possible de :
- Soumettre aux élèves des exemples concrets de familles multigéniques... avec pour objectif de reconstituer « l’histoire génétique » de cette famille.
- Différents groupes peuvent travailler sur des exemples différents... :
Famille où les gènes codent pour des protéines ayant conservé un rôle similaire,
Famille où les gènes codent pour des gènes aux fonctions très différentes, …
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Une phase de mutualisation sera l’occasion de souligner l’importance de
ce phénomène de duplication génique, ayant pour origine une anomalie de
la méiose, en terme d’évolution du vivant.
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Selon le niveau de la classe, on pourrait aussi proposer à certains
groupes un travail qui porte d’une façon plus générale sur la notion de «
bricolage moléculaire » (travail sur des exemples d’homologies
partielles de certains gènes qui illustrent le fait que des gènes
peuvent être constitués de fragments de plusieurs autres gènes), ou
encore sur l’existence de pseudogènes dans l’ADN non codant.
- Soit résolution d'une tâche complexe : les élèves disposent de plusieurs documents... :
- Définition d’une famille multigénique.
- Document présentant un mécanisme de duplication génique.
- Données sur des gènes d’une même famille et outil de comparaison de séquences.
- Documents précisant le rôle dans l’organisme des protéines codées par les gènes.
- Document présentant les gènes présents chez différents organismes ayant des relations de parenté,…
... et utilisent ces documents pour :
- Argumenter du fait que « des anomalies survenant au cours de la méiose peuvent être source de diversification du vivant ».
Remarque :
Au terme de cette étude, c’est la notion de plasticité du génome qui peut être dégagée, en lien avec l’étude du thème suivant.
Ressources - Bibliographie
C. Karp. Biologie
cellulaire et moléculaire – Concepts et expériences. 3e édition ed. De
Boeck , 2010
Ouvrage pour la mise à jour des connaissances et illustrations
(photos, schémas).
Une synthèse particulièrement complète des connaissances actuelles
sur l’organisation et le fonctionnement de la cellule, les relations
intercellulaires, la résistance aux antibiotiques, les maladies héréditaires,
les virus, … Une approche à partir de la confrontation des mécanismes normaux
et pathologiques (recherches biomédicales). Une approche historique de
certaines découvertes.
A. Read, D. Donnai. Génétique
médicale – De la biologie à la pratique clinique. ed. De Boeck Supérieur ,2008.
Ouvrage pour la mise à jour des connaissances, pour trouver des
exemples supports d’activités, …
Un panorama en plusieurs chapitres pour aborder la génétique
médicale, le conseil génétique aux maladies plurifactorielles, la médecine
prénatale et la cancérologie. Chaque chapitre fait le lien entre les avancées
de la biologie fondamentale, celles des techniques de laboratoire et de leurs conséquences
en pratique clinique.
P. Luchetta, M.C. Maurel,
D. Higuet et al. Évolution moléculaire. Collection Sciences Sup – ed.
Dunod, 2005.
Ouvrage pour la mise à jour des connaissances, pour trouver des
exemples supports d’activités, …
Ouvrage qui rassemble les connaissances actuelles dans ce domaine,
et notamment les mécanismes moléculaires
à l’origine de la création de nouveautés génétiques (duplication, insertion
d’éléments transposables, brassage d’exons, épissage alternatif, rôle des
pseudogènes et des introns dans l’évolution, …). Une partie entière est
également consacrée à l’étude de la structure et à l’évolution des génomes
ainsi qu’à la reconstitution et à la compréhension de l’histoire évolutive des
êtres vivants.
J. Schacherer. La
duplication des gènes, moteur de l'évolution. La Recherche, avril 2009,
n°429
En 2004 l'équipe de Sanjeev Krishna, de l'école de médecine de
l'hôpital St George de Londres, a ainsi étudié le génome d'une population de Plasmodium
falciparum, le parasite responsable du paludisme. Cette population avait
pour particularité d'être résistante à un médicament nommé méfloquinine.
L'équipe londonienne a montré que cette résistance était corrélée à
l'augmentation du nombre de copies d'un gène nommé pfmdr1. Il s'agit
d'un gène qui code un transporteur impliqué dans l'expulsion, par le parasite,
de nombreuses molécules toxiques (dont la méfloquinine). En avoir plusieurs
copies constitue donc un avantage pour la population de Plasmodium concernée.
H. Tostivint .Familles
multigénique et dynamique des génomes. bulletin APBG, 2010, n°3
Illustration de l’importance des duplications dans l’évolution de
quelques familles multigéniques de vertébrés
Pierre-Henri Gouyon. Génétique
et Évolution. Ed. Gallimard, coll. « CIRCO », 2007. 1
DVD.
Ressources - Sitographie
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- http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/genetique/genetique.htm
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TS 2013 - Mais qui donc a saboté la méiose ? Aveline Lempereur et Sandra - Prix du public Festival Les chercheurs font leur cinéma 2011.
La Cour suprême de la Reproduction juge Chromatide 21, soupçonné
d'avoir fait échouer la division cellulaire dans ses premiers instants.
Une enquête est menée parmi les acteurs de la conception...
TS 2013 - Le premier caryotype.
Réalisation : Hervé Colombani ; Production : CNRS Images - Cité des
sciences et de l'industrie ; date de production : 2005). Aujourd'hui,
cette image est connue, elle représente un caryotype humain. C'est en
1955 que pour la première fois, on a pu voir distinctement l'ensemble
des 46 chromosomes d'un individu. Cette image est maintenant devenue
courante dans le cadre des diagnostics prénataux, mais on peut se
demander pourquoi et comment elle a été réalisée lors de sa découverte.
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TS 2013 - Les figures de méiose végétales
(ici l’ail des ours) sont plus difficiles à obtenir que les figures de
mitose, principalement parce que la fenêtre temporelle pendant laquelle
se déroule la méiose est courte. La méthode proposée, en permettant la
conservation d'anthères pendant plus d'un an, permet de s'affranchir de
cette difficulté. Ainsi, l'étude de la méiose peut se dérouler selon des
modalités proches de celle de la mitose, avec réalisation personnelle
des préparations observées, sans être dépendant du calendrier.
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- TS 2013 – 1A1 – Mutation homéotique chez Tribolium castaneum (ver de farine) : mutation antennapedia
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1A2 - Diversification génétique et diversification des êtres vivants
Préambule
Remarque : les mécanismes de
diversification abordés sont étroitement liés aux notions d’espèce et de spéciation,
abordées dans le thème 1-A-3. Il est donc tout à fait possible d’aborder cette
partie de programme après l’étude du thème 1-A-3, ou encore de profiter de
l’étude menée à l’occasion de la découverte de la diversité des mécanismes de
diversification des êtres vivants pour aborder la notion d’espèce et la notion
de spéciation.
Il est préférable de ne
pas se limiter à l’étude d’un exemple qui permettrait de tout aborder, mais de permettre
aux élèves d’appréhender la diversité des mécanismes et des phénomènes
impliqués, l’objectif prioritaire étant de développer chez les élèves des
compétences en matière de pratique du raisonnement scientifique et de
l’argumentation.
Acquis à mobiliser
• Notion de biodiversité à différentes échelles, et relations de
cause à effet entre la biodiversité à l’échelle des organismes et la
biodiversité génétique.
◦ Le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire,
lui-même induit par le phénotype moléculaire.
◦ Le phénotype moléculaire dépend du patrimoine génétique de la
cellule et de la nature des gènes qui s’expriment sous l’effet de l’influence
de facteurs internes et externes variés.
◦ L’expression d’un phénotype dépend donc du génotype et de
l’environnement).
◦ Les mutations sont la source aléatoire de la diversité des
allèles, fondement de la biodiversité.
• Notion de caractères héréditaires, transmis lors de la
reproduction sexuée, et modalités de cette transmission (cf thème 1-A-1 de
terminale S).
• Possibilité de survenues d’anomalies lors du déroulement de la
méiose, et perception des conséquences de ces anomalies, pour l’individu, mais
aussi dans un contexte d’évolution du vivant.
• Notion de plan d’organisation (des vertébrés).
• Notion d’homologie moléculaire (utilisées pour établir des
relations de parentés).
Représentations initiales
et nouvelles notions à bâtir.
D’une façon générale, à ce
stade des connaissances, les élèves pensent que ce sont les mutations qui sont
essentiellement à l’origine de la diversification des formes de vie, donc des
génomes. Ils ont découvert lors de l’étude du thème 1-A-1 que de nouveaux gènes
pouvaient apparaître par duplication puis modification (mutations) d’un gène
préexistant.
Il s’agit maintenant de
leur faire prendre conscience :
• De la diversité des mécanismes de diversification des génomes.
• De l’existence et de l’importance des gènes impliqués dans le
développement et des conséquences possibles de leurs variations.
• De la possibilité de diversification du vivant sans modifications
génomes par mutations.
• De la possibilité de transmission de caractères comportementaux
d’une génération à l’autre par voie non génétique.
Il est important de ne pas
perdre de vue que les mécanismes étudiés ne le sont pas pour eux-mêmes, mais
sont à étudier en relation avec leurs conséquences sur la diversification des
êtres vivants.
Il ne
s’agit pas ici d’aboutir à une liste de processus de diversification du vivant
ni de viser l’exhaustivité, mais simplement de proposer aux élèves des situations de travail qui leur permettent d’appréhender la diversité et la
complexité des mécanismes. L’accent sera mis sur la pratique de la démarche
d’investigation, sur l’argumentation scientifique, sur le développement de
l’autonomie des élèves, dans une optique de formation scientifique et de
compréhension de ce qu’est la science, en perpétuelle évolution en fonction des
nouvelles données disponibles.
Quelques pistes pédagogiques
Les pistes données
ci-dessous s’adressent aux enseignants qui ont choisi d’aborder séparément les
thèmes 1-A-2 et 1-A-3. Pour ceux qui ont choisi d’aborder de façon liée les
thèmes 1-A-2 et 1-A-3, des pistes pédagogiques sont proposées dans le chapitre
suivant.
Aborder les mécanismes de
diversification des génomes / diversification des êtres vivants.
Si l’on souhaite aborder
de manière distincte les mécanismes de diversification des génomes, un travail par
ateliers, tournants ou non, semble être
la stratégie pédagogique la plus adaptée. Dans chaque atelier, les élèves
disposent de documents, de données et d’outils de traitement de ces données,
qui leur permettent d’identifier le mécanisme mis en jeu et d’en préciser les
caractéristiques. Une communication synthétique à l’ensemble de la classe en
fin de séance si les élèves n’ont travaillé chacun que sur un exemple, ou
encore la réalisation d’une affiche ou d’un document donnant une idée de la
diversité des mécanismes en jeu, seront l’occasion de développer des
compétences dans le domaine de la communication scientifique.
Dans le cadre de la
préparation des élèves aux études supérieures, il peut être intéressant ici de confronter
les élèves à des documents scientifiques parfois un peu complexes, le travail
consistant alors à en dégager les principes essentiels.
Quelques exemples :
(Certains sont utilisables
dans le cadre d’une étude regroupée des notions des thèmes 1-A-2 et 1-A-3, car ils
sont aussi l’occasion d’aborder les mécanismes à l’origine de la spéciation ou
encore d’évoquer le cas d’hybrides fertiles)
• Nombreux exemples de polyploïdisation chez les végétaux
• Salamandres hybrides – polyploïdisation – hybrides fertiles (
site de l’académie de Nantes :
• Souris de Madère – remaniements chromosomiques
• Tournesols américains – polyploïdisation
• Chou/navet (Raphanus) – polyploïdisation
• Mollusques gastéropodes (Bulinus truncatus)–polyploïdisation
(on connait des populations à 2n sous les tropiques, à 4n en milieu tempéré, à
6n et même 8n en altitude)
Aborder l’importance des
changements dans l’expression des gènes de développement/diversification des êtres
vivants :
Les élèves découvrent à
cette occasion l’existence de gènes impliqués dans le développement.
Ils doivent arriver à
percevoir le fait que ces gènes vont entrer en jeu à des moments et en des
lieux précis lors du développement. La chronologie et le timing de
l’expression de ces gènes sont donc essentiels, ce qui interroge sur leur «
contrôle ». Aucune étude détaillée des modalités de l’expression de ces
gènes et de leur contrôle n’est attendue.
Il est également important
que les élèves découvrent l’homologie importante des gènes de développement au
sein des groupes (vertébrés, mais aussi d’une façon plus générale au sein du
vivant), dans l’optique de prendre conscience du fait que des changements dans
ces gènes peuvent avoir des conséquences très importantes et être à l’origine
de nouveaux plans d’organisation.
• L’étude de mutants, par exemple chez les
membracidés ou chez la drosophile, peut être l’occasion de découvrir les gènes
de développement et les conséquences des changements dans leur expression. Les
élèves doivent percevoir le fait que des organismes viables et fertiles,
peuvent résulter de modifications de l’expression de gènes de développement et
être à l’origine de nouvelles formes du vivant ( c’est l’idée de « monstre
prometteur »).
• Une activité portant sur des comparaisons de séquences de
gènes de développement homologues chez différents organismes sera
l’occasion de découvrir les similitudes et de replacer ces constats dans une
optique évolutive : on aura ici besoin de manipuler la notion d’homologie moléculaire,
établie en classe de première à l’occasion de l’étude des parentés entre les
primates à partir des pigments visuels.
• La mise en relation des conclusions obtenues à partir de l’étude
des mutants pour les gènes de développement et de l’étude mettant en évidence
les homologies des gènes de développement sera l’occasion d’amener les élèves à
formuler des hypothèses concernant l’apparition de nouveaux plans
d’organisation chez les êtres vivants.
Remarque : une approche à
partir de documents (textes et/ou illustrations) présentant des « monstres » peut
s’avérer motivante pour les élèves, et peut également constituer un lien avec
l’histoire des arts. A cette occasion, on peut mobiliser leurs représentations
initiales sur les mécanismes pouvant expliquer l’apparition de ces monstres en
termes scientifiques (mécanismes génétiques qui pourraient être impliqués), et
les amener ensuite à découvrir l’existence de « monstres » vivants actuellement
pour aborder les notions au programme et découvrir l’importance des gènes de
développement et les conséquences des modifications de leur expression,
notamment en terme évolutif).
Quelques exemples :
Aborder la diversification
du vivant qui n’a pas pour cause initiale une modification du génome.
Il s’agit ici d’aborder un
domaine qui est relativement nouveau pour les élèves (et peut être aussi pour
les enseignants) : la transmission de génération en génération de caractères
qui ne résultent pas, du moins à l’origine, de l’expression du génome.
Deux domaines sont
envisagés ici : le cas des associations (symbioses notamment) et le cas de
certains comportements (notamment chez les vertébrés).
Il est possible de mettre
les élèves en activité autour d’études de cas. Des données variées sont fournies
de façon à permettre aux élèves d’argumenter sur le fait que certains
caractères soient réellement transmis de génération en génération, bien que
leur apparition ne semble pas résulter pas d’un mécanisme de diversification du
génome.
- A propos des symbioses : il s’agit d’aborder
essentiellement des exemples d’endosymbioses, dans l’optique d’étudier
l’origine probable et la transmission de cette association de génération en génération.
D’autre part, on pourra être amené à évoquer les transferts horizontaux de
gènes à partir d’exemples simples ; on rapprochera alors cette étude de celle
des mécanismes de diversification des génomes abordée précédemment.
- A propos de la transmission de comportements nouveaux :
il sera utile de préciser ce qu’est un comportement, les interactions qu’il
comporte, et son importance dans des phases clés de la vie des êtres vivants
(recherche de nourriture, rapprochement des partenaires pour la reproduction).
On peut être amené à évoquer ici la notion « d’empreinte »,
processus d’apprentissage mis en jeu pendant le développement des jeunes et qui
produit une modification durable d’un comportement.
Cette empreinte pourrait être héritable, bien qu’elle ne soit pas
génétique. Si cette notion est abordée, elle doit l’être dans un contexte où la
sélection naturelle est abordée, car cette héritabilité ne se fera que si
l’empreinte affecte la valeur sélective.
Certains exemples (concernant notamment la diversification de
populations d’oiseaux (pouillot véloce / pouillot ibérique) en fonction du
chant) sont des supports intéressants pour travailler la démarche
expérimentale, démarche suivie par les chercheurs dans ce domaine (on parle de «
démarche éthologique »). En effet, les chercheurs enregistrent les différents
chants ou cris, les comparent pour repérer des séquences qui diffèrent selon
les populations, font des hypothèses sur l’implication de ces modifications
dans la « séparation des populations », puis testent leurs hypothèses en créant
des séquences modifiées et en observant leur effet sur les populations naturelles.
Quelques exemples :
- Pour l’endosymbiose :
- La salamandre « chlorophyllienne » - exemple
d’endosymbiose.
- Le ver géant Riftia et des bactéries
autotrophiques – exemple d’endosymbiose.
- Les mycorhizes.
- Les planaires (Convoluta roscoffensis) qui
hébergent des chrlorelles dans leur mésoderme).
- L’origine symbiotique des chloroplastes et
des mitochondries.
- Pour les transferts horizontaux de gènes :
- Les ascidies dont la paroi contient de la
cellulose.
- L’origine symbiotique des chloroplastes et
des mitochondries.
- Pour la transmission de comportement à l’origine de la
diversification des populations :
- Chants d’oiseaux, notamment chez les
oiseaux-chanteurs ou oiseaux oscines (des études ont été réalisées chez la
Paruline à sourcils blancs ou encore chez le Diamant mandarin).
- Pouillot véloce et pouillot ibérique.
- Utilisation d’outils chez certains primates
(notion de « culture » chez les chimpanzés par exemple).
Quelques ressources pour
enseigner le thème 1-A-2
- Bibliographie
P. Luchetta, M.C. Maurel,
D. Higuet et al. Évolution moléculaire. Collection Sciences Sup – ed.
Dunod, 2005
Ouvrage pour la mise à jour des connaissances, pour trouver des
exemples supports d’activités, …
Ouvrage qui rassemble les connaissances actuelles dans ce domaine,
et notamment les mécanismes moléculaires à l’origine de la création de
nouveautés génétiques (duplication, insertion d’éléments transposables,
brassage d’exons, épissage alternatif, rôle des pseudogènes et des introns dans
l’évolution, …). Une partie entière est également consacrée à l’étude de la
structure et à l’évolution des génomes ainsi qu’à la reconstitution et à la
compréhension de l’histoire évolutive des êtres vivants.
G. Lecointre. Guide
critique de l’évolution. Ed. Belin, 2009.
Dans cet ouvrage très riche, on trouvera en relation avec les
mécanismes de diversification du génome une présentation du cas des tournesols
américains, ainsi que des souris de Madère.
D. Lestel. Les origines
animales de la culture. Ed.Champs Flammarion, 2003.
F. de Waal. De la
réconciliation chez les Primates. Ed.Champs Flammarion, 2002.
Danchin, Giraldeau,
Cezilly. Ecologie comportementale. Ed.
Armand Colin, 2005.
P.H. Gouyon. Les avatars du gène. Ed. Belin, 1997.
Article « la culture des
chimpanzés ». Pour la Science - Octobre 2007 n° 57.
Dossier « endosymbioses ».
BIOFUTUR – n° 299 , MAI 2009.
Logithèque
Logiciel ANAGENE – comparaison de séquences
nucléotidiques ou protéiques de gènes homéotiques ou des produits de leur
expression
Logiciel PHYLOGENE – arbres de parenté entre
des gènes homéotiques
Sitographie
A propos de la
polyploïdisation
• Diaporama « polyploïdisation et évolution des génomes » -
ENS/univ Evry
• Diaporama « les origines de l’amélioration des plantes » - Univ
Montpellier 2 ; quelques diapos sur la polyploïdisation, les étapes
historiques, l’intérêt,
A propos de l’endosymbiose
• Communiqué de presse CNRS : « échange de gènes entre une
micro-algue et un virus géant » - Août 2009
www2.cnrs.fr/presse/communique/1648.htm
• Dossier de la station biologique de Roscoff – « relations de
couple au soleil : l’endosymbiose cnidaires/Dinoflagellés »
A propos des gènes de
développement
Site SNV Jussieu – Gènes homéotiques
Site université de tous les savoirs – conférence vidéo sur le
thème « les gènes homéotiques et l’évolution des animaux »
Site de l’Université Pierre et Marie Curie - « développement
embryonnaire et gènes sélecteurs »
Site de l’INRP Acces (IFE/ENS)
|
- Thème 1A3 - De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité.
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Thème 1A3 - Ressources - PDF Ressources Eduscol
- Thème 1A3 - Présentation - Ac Rouen
- Thème 1A3 - Présentation - Ac Nantes
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
Préambule
Les
notions suivantes ont
déjà été abordées :
•
Biodiversité à divers échelles : la biodiversité est notamment
décrite comme une diversité d’espèces, et la notion de biodiversité
intraspécifique a été abordée et renforcée par l’étude du thème 1-A-2
•
Biodiversité à un instant « t » = produit et étape de
l’évolution
•
Mécanismes de l’évolution : mécanismes d’évolution du génome –
phénomènes permettant le maintien des nouveautés évolutives : sélection
naturelle et dérive génétique
•
Notion d’espèce
•
Renouvellement des espèces au cours du temps
•
Origine commune de tous les êtres vivants
•
Relations de parenté entre les êtres vivants (phylogénies)
•
modifications des milieux de vie au cours du temps (en relation
notamment avec la tectonique globale, l’évolution des climats,
l’influence de
l’homme)
Représentations
initiales
et nouvelles notions à bâtir
L’élève
a, à ce stade, une
représentation de l’espèce qui est la suivante :
•
Un ensemble d’individus qui présentent des caractéristiques
communes (phénotypiques et caryotypiques)
•
Un ensemble d’individus qui sont interféconds, et dont les
descendants sont féconds également
•
Il a également l’idée que les espèces se renouvellent au cours
des temps géologiques, ce qui signifie qu’une espèce a une durée de vie
limitée, qu’elle peut disparaître, et qu’elle est apparue à un moment
donné.
L’apparition de nouvelles espèces se fait toujours à partir d’espèces
préexistantes.
La notion d’espèce a donc été placée dans un contexte
dynamique évolutif.
Il
s’agit, en classe de terminale, d’amener les élèves à découvrir
que le concept d’espèce n’est pas si tranché que cela, et donc de
l’amener à
remettre en cause ce qui était pour lui une certitude bien établie.
L’enjeu
est ici essentiellement de faire
comprendre aux élèves que l’on peut faire évoluer ses représentations à
la
lumière de données nouvelles.
Ainsi, la notion d’espèces va évoluer pour devenir « une
population d’individus isolés génétiquement des autres populations »
(ce qui ne
manquera de poser question si on y repense aux exemples de
diversification du
vivant à partir de mécanismes non génétiques …).
Les
études menées seront aussi l’occasion de découvrir quelques
modalités de spéciation, celle-ci étant envisagée dans un contexte
dynamique,
et en considérant l’espèce comme une réalité statistique et collective.
Une
nouvelle espèce apparaîtra donc lorsque l’on aura un nouvel ensemble
qui
s’individualise, autrement dit une population qui s’individualise.
On
peut citer à ce propos G. Lecointre, professeur au Museum
National d’Histoire Naturelle :
« Dans
la nature il n’y a pas d’espèces : il n’apparait que des
barrières de reproduction. Les espèces, c’est nous qui les créons à
partir d’un
modèle théorique » (Revue Espèces – n° 1 – septembre 2011).
Remarque :
il pourra aussi être
intéressant de se placer dans un contexte d’histoire des sciences
autour de la
définition et de l’évolution du concept d’espèce. Une approche
épistémiologique
permet de prendre conscience du fait qu’il y a effectivement plusieurs
définitions possibles de l’espèce, en fonction du contexte dans lequel
on se
place.
Quelques
pistes
pédagogiques
Un
contexte de démarche
scientifique rigoureuse permet d’amener les élèves à faire évoluer
leurs représentations
initiales. On pourra donc proposer aux élèves des situations de travail
où ils
auront à mobiliser à la fois leurs connaissances et leurs savoir-faire
en
termes d’analyse de documents et de raisonnement scientifique.
Il
sera intéressant de
mettre les élèves en activité autour d’études de cas, en organisant le
travail
en ateliers, tournants ou non.
Les
exemples choisis comme
support de travail permettront aux élèves :
•
De constater une évolution des populations au cours du temps
(diversité phénotypique, en relation avec la diversification des
génomes)
•
D’appréhender les facteurs à l’origine de cette évolution
(pression du milieu, concurrence entre les êtres vivants, hasard)
•
De discuter des limites de la notion d’espèce (hybrides
fertiles)
Quelques
exemples
Le
tableau ci-dessous donne quelques idées sur des exemples qui pourraient
constituer des supports d’étude intéressants avec les élèves : (cf
ressources)
Exemples
|
Mécanismes
mis en jeu
|
Moustiques
du métro de Londres
|
Mutations
- spéciation par isolement géographique - sélection naturelle
|
Souris
de Madère
|
Remaniements
chromosomiques (fusions) – spéciation par isolement reproductif et/ou
géographique – dérive génétique
|
Ours
blanc/ours brun
(hybride
: « le pizzly »)
|
Hybrides
fertiles
|
Tigre
et lion
|
Corneille
noire / corneille mantelée
|
Pouillots
asiatiques
|
Pieris
napi / Pieris bryoniae
|
Tournesols
américains
|
Modifications
caryotypiques – spéciation par isolement reproductif – hybrides fertiles
|
Certains
insectes Diptères (Culex, Aedes,
Drosophila) dont les gamètes sont parasités
par des Rickettsies ou par des bactéries du genre Wolbachia
|
Spéciation
par isolement reproductif (les gamètes infectés par les rickettsies ne
sont pas « compatibles » avec les gamètes non infectés)
|
Saumons
(Onchorhynchus)
|
Isolement
reproductif écologique
|
Crapauds
du genre Bombina
|
Isolement
reproductif écologique
|
Drosophiles
|
Selon
les populations : isolement reproductif comportemental, isolement
reproductif écologique, isolement reproductif mécanique
|
Mouche
de la pomme (Rhagoletis)
|
Sélection
diversifiante
|
Pouillot
verdâtre (Phylloscopus trochiloïdes)
|
Anneaux
de spéciation (spéciation par isolement géographique)
Attention
l’interprétation a évolué depuis les premières études publiées, et
notamment par rapport à ce qui était enseigné dans d’anciens programmes
de la classe terminale)
|
Goélands
de l’hémisphère nord (genre Larus)
|
Géosptizes
des Galapagos
|
Spéciation
– dérive génétique – sélection naturelle
|
Drépanicidés
|
Cyclidés
des grands lacs africains
|
Fauvettes
à tête noire
|
Spéciation
– action de l’homme – compétition intraspécifique
|
Mésanges
|
Notion
d’espèces, définition, limites
|
Guppy
|
Sélection
naturelle / sélection sexuelle
|
Tigre/lion
|
Spéciation
prézygotique - Barrière de reproduction = géographie et comportement
|
Mouton/chèvre
|
(développement
de l’embryon stoppé au 1/3) Spéciation post-zygotique
|
Quelques ressources pour enseigner le thème 1-A-3
Bibliographie
G.
Lecointre. Guide
critique de l’évolution. Ed. Belin,2009.
Les
dossiers thématiques de cet ouvrage peuvent s’avérer
particulièrement utiles (variation, sélection naturelle, adaptation,
spéciation).
Des
mises au point scientifiques et des études de cas
P.
Lherminier. Le mythe
de l’espèce. Ed. Ellipses, 2009.
Une
réflexion « entre sciences et philosophie » sur le concept
d’espèce.
L.
Allano et A. Claemens. L’évolution,
des faits aux mécanismes. Ed. Ellipses,2000.
De
nombreux exemples sur la spéciation, documents à l’appui, dans
le chapitre 1 « individus, populations, espèces ».
M.
Ridley. Évolution
biologique. Ed De Boeck, 2012.
Un
grand classique, très pointu scientifiquement, et richement
documenté.
T.
Goldschmidt. Le
vivier de Darwin, un drame sous le lac Victoria. Ed. Seuil –
Collection
Science Ouverte, 2003.
Un
reportage scientifique sur un séjour de recherche au lac
Victoria. Dans cet ouvrage on tente de comprendre comment la vie évolue
et dans
quelle mesure l’intervention de l’Homme peut rompre l’équilibre d’un
écosystème.
M.
Pascal, O. Lorvelec, JD
Vigne. Invasions biologiques et extinctions. Ed.
Belin – 2006
De
très nombreux exemples sur l’évolution de certaines espèces de
vertébrés en France.
S.J.
Gould. La vie est
belle : les surprises de l’évolution. Ed. Points Science,
2004.
Article
: « le dialogue
des Vervets ». Espèces, n° 2, décembre 2011.
Une
étude réalisée chez des vervets (« singes verts ») sur la
capacité de ces primates sociaux à localiser leurs congénères à partir
de
vocalisations échangées.
G.
Lecointre. Article : «
les espèces, c’est nous qui les faisons ». Espèces, n°
1, septembre 2011
Une
mise au point particulièrement intéressante sur la notion
d’espèces
Sitographie
A
propos du concept
d’espèce et de la spéciation :
Tous
les points importants
du concept sont repris, expliqués, discutés et mis en perspective dans
l’approche nouvelle du vivant et de son histoire
Un
article de Pascal Tassy
sur le site du Museum National d’Histoire Naturelle à propos de la
définitions de
l’espèce en paléontologie : « L’émergence du concept d’espèce fossile :
le
mastodonte américain (Proboscidea, Mammalia) entre clarté et confusion »
www.mnhn.fr/publication/geodiv/g02n2a1.html
A
propos de biodiversité
et d’évolution :
Modélisation
de
l’évolution des pinsons des Galapagos avec le logiciel Vensim PLE :
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article453
Simulation
graphique de la
dérive génétique et de la sélection naturelle à partir de l’exemple de
la
phalène du bouleau – programme « Java » permettant de simuler
l’évolution des
allèles au sein d’une population, en fonction des génotypes choisis et
de
l’avantage apporté ou non.
Utilisation
de Google
Earth et de fichiers kmz pour aborder la biodiversité des moustiques.
Les informations
contenues dans ce dossier permettent d’étudier l’évolution de l’espèce Culex
pipens au cours du temps.
http://svt.ac-montpellier.fr/spip/spip.php?article89
|
- Thème 1A4 - Un regard sur l'évolution de l'homme
Acquis à mobiliser
• Place de l’Homme au sein des Vertébrés et des Primates. (arbre
de parenté dans lequel l’Homme est placé).
• Principe d’établissement des arbres de parenté à partir de
caractères phénotypiques et de caractères moléculaires.
• Notion de gènes de développement, et importance des modalités de
leur expression. (chronologie, lieu).
• Phénotype : résultat de l’expression des gènes et de l’influence
de certains facteurs de l’environnement.
• Transmission possible de génération en génération de certains
caractères comportementaux ou culturels.
Représentations initiales
et nouvelles notions à bâtir
Les élèves ont beaucoup
d’idées préconçues sur la place de l’Homme au sein des Primates, et les médias
se font régulièrement l’écho de nouvelles découvertes paléontologiques où l’on
aurait enfin trouvé « l’ancêtre de l’Homme » ou celui des Primates. Bien qu’ils
aient abordé en classe de 3e la place de l’Homme au sein du monde vivant, et
notamment au sein des Primates, des représentations erronées persistent
souvent. Il est nécessaire, lorsque l’on aborde cette étude, de mobiliser d’une
façon ou d’une autre les représentations des élèves, ne serait-ce parfois que
pour faire un premier « tri » et préciser que le travail portera uniquement sur
l’aspect scientifique des choses.
Une des manières d’aborder
les nouvelles notions à bâtir peut être de les regrouper en deux domaines complémentaires
: ce qui relève de la dynamique évolutive au sein du groupe des Primates, et ce
qui relève des mécanismes et des phénomènes à l’origine de la diversification
Homme / Chimpanzé. Le point suivant développe cette approche, qui n’est pas la
seule possible bien évidemment.
Quelques pistes
pédagogiques
Il s’agit bien ici, comme
l’indique le titre du thème 1-A-4, de porter « un regard sur l’évolution
de l’Homme ». Il y a une grande diversité de regards possibles, et l’objectif
essentiel qui est poursuivi est d’amener les élèves à développer ici le «
regard scientifique », à l’identifier clairement et à appréhender le fait
que dans ce domaine de l’étude de l’évolution de l’Homme, comme dans d’autres
domaines, la « science est en mouvement », que des controverses subsistent
(notamment autour de l’arbre phylogénétique du genre Homo), et que chaque
nouvelle découverte peut remettre les choses en cause, à condition que
l’analyse qui en est faite soit pertinente scientifiquement.
L’une des approches
possible est de porter deux « regards scientifiques » sur l’évolution de
l’Homme :
• Un « regard scientifique sur la place de l’Homme dans la
dynamique évolutive des Primates » :
◦ Origine des Primates.
◦ Arbre phylogénétique traduisant les parentés Homme/chimpanzé (avec
la notion de dernier ancêtre commun : DAC), ainsi que les parentés au sein du
genre Homo, en relation avec les caractéristiques de ce groupe et la
diversification des caractères au sein de ce groupe.
◦ Dynamique de l’évolution au sein du groupe des grands Primates et
au sein du groupe Homo : apparition, diversification (caractère buissonnant),
puis réduction de la diversité.
• Un « regard scientifique sur les mécanismes qui ont pu
être à l’origine de la diversification Homme/chimpanzé à partir de leur dernier
ancêtre commun » :
◦ Acquisition du phénotype humain au cours du développement pré et
post natal : interactions entre l’expression de l’information génétique et
l’environnement (y compris les relations sociales).
◦ Différences génétiques Homme/Chimpanzé en lien avec des
différences de position et de chronologie de certains gènes.
Un des objectifs
principaux de ce thème 1-A-4 à travers ce travail sur les arbres
phylogénétiques est de développer la réflexion scientifique des élèves, de les
mettre en situation de raisonner à partir des connaissances et des savoir-faire
qu’ils maîtrisent à ce stade, de s’interroger et d’appréhender le fait que les
résultats obtenus peuvent varier en fonction des caractères pris en compte ou
des fossiles considérés, des incertitudes et des controverses demeurant à ce
jour et faisant débat parmi les scientifiques.
Plusieurs stratégies
pédagogiques sont envisageables, et il conviendra de varier la nature des
activités proposées. Ainsi, outre les activités classiques, il pourrait être
intéressant dans ce domaine où persistent beaucoup d’idées préconçues,
d’afficher certaines de ces idées, et d’amener les élèves à les confronter aux
données scientifiques afin d’argumenter sur leur validité ou non.
Aborder la dynamique
évolutive des Primates.
-
Il s’agit d’appliquer au genre Homo les acquis en matière d’établissement de
relations de parenté, puis de faire prendre conscience à l’élève du caractère
buissonnant d’un arbre phylogénétique à partir de l’exemple de ce groupe.
Ainsi, on amènera par
exemple l’élève à faire évoluer l’arbre très simple construit dans un premier
temps pour placer l’Homme au sein des Primates vers un arbre beaucoup plus
buissonnant, en greffant sur la « branche » spécifique à l’Homme quelques
espèces fossiles du genre Homo, tout cela étant justifié par un raisonnement
scientifiquement rigoureux.
Il est important de
permettre aux élèves de travailler sur des arbres de parenté avec différentes
approches, construction, manipulation, lecture et analyse, de façon à s’assurer
qu’ils maîtrisent bien sa signification.
Une activité où l’on a
recours à l’utilisation d’un logiciel de traitement de données (exemple :
Phylogène) présente l’intérêt particulier de permettre aux élèves de manipuler
facilement les arbres, ainsi que pour évoquer la notion de DAC. Il est alors
fort intéressant pour la formation scientifique des élèves de leur laisser la possibilité, après une prise en
main du logiciel et de ses fonctionnalités, de travailler la démarche d’investigation
et de développer leur autonomie.
Il serait également
intéressant en terme de formation des élèves de les placer en situation de
résolution d’une tâche complexe dans laquelle ils disposent de documents leur
permettant d’observer divers caractères d’individus du genre Homo et de
Chimpanzés, ainsi que de documents présentant un ou plusieurs arbres de parenté différents où
les individus présentés sont placés. L’activité peut alors consister, par
exemple, à utiliser les informations apportées par ces documents pour argumenter
sur la validité de tel ou tel arbre.
-
Une fois découvert le caractère « buissonnant » qu’a pris l’arbre
phylogénétique lorsque l’on y a placé les fossiles du genre Homo, un regard
plus global peut être porté sur la diversité au sein du groupe des Grand
Primates, et surtout sur son évolution au cours du temps. Une comparaison
pourra être faite avec d’autres groupes de Primates, comme celui des
Cercopithécoïdes, qui eux connaissent une grande diversification actuelle.
Les élèves ne manqueront
pas de vouloir poursuivre le débat sur les raisons de l’affaiblissement de la diversité
au sein du groupe des grands Primates. Les réponses ne peuvent pas être
apportées ici, mais la réflexion pourrait par exemple se prolonger dans le
cadre de l’accompagnement personnalisé, en relation avec l’enseignement de
philosophie.
Aborder les mécanismes à
l’origine de la diversification Homme/chimpanzé à partir de leur DAC
Une
approche à partir de données biologiques est particulièrement motivante pour
les élèves : séquences vidéos montrant le développement pré et post natal chez
l’Homme et le Chimpanzé, photos et/ou textes décrivant quelques étapes de ce
développement, …
On s’intéressera aussi
bien aux aspects « physiques » du développement qu’aux aspects comportementaux et
sociétaux. Quelques points communs et quelques différences entre ce qui se
passe chez l’Homme et ce qui se passe chez le Chimpanzé seront dégagés, ce qui
permettra :
• de constater que dans les deux cas le phénotype s’acquiert au
cours du développement pré et post natal, sous l’effet de l’interaction entre
l’expression de l’information génétique et l’environnement (dont la relation
aux autres individus). On pourra saisir l’occasion de proposer aux élèves des
documents concernant les apprentissages et la transmission des cultures chez
les chimpanzés et les humains.
• de s’interroger sur les mécanismes à l’origine des différences
constatées. A ce propos, les acquis du thème 1-A-2 seront mobilisés (existence
de gènes de développement et importance de changement dans leurs modalités
d’expression). La néoténie pourra ainsi être abordée.
Remarques :
• Il n’est pas attendu ici de connaissances spécifiques sur les
gènes de développement humains, sur la néoténie ou les hétérochronies. Les
informations et notions nécessaires seront fournies aux élèves, l’objectif
poursuivi étant essentiellement de développer le raisonnement scientifique.
• Une des possibilités offerte dans cette partie de programme est
de s’appuyer sur une conférence scientifique (en présentiel ou sous forme de
conférence vidéo-enregistrée). La confrontation des élèves à une telle source
d’information peut être l’occasion de développer des compétences spécifiques
(prise de note – réalisation d’une synthèse – identification des enjeux – travail
sur le questionnement et l’argumentation …)
Quelques ressources pour
enseigner le thème 1-A-4
Bibliographie
G. Lecointre. Guide
critique de l’évolution. Ed. Belin, 2009.
P. Picq. Les origines
de l’Homme – l’odyssée de l’espèce. Ed . Seuil Points Sciences, 2005.
Article : « l’animal / l’homme
». Espèces n° 2, décembre 2011.
P. Picq. Article « la
bipédie est-elle spécifique à l’Homme ? ». Pour la Science. Dossier n°
57, Octobre/décembre 2007.
E. Grundmann. Article «
l’apprentissage chez les chimpanzés ». La Recherche.
www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=8240
Logithèque
Logiciel Phylogène (INPR / IFE) et ses bases
de données (phénotypiques et moléculaires) sur les Primates et sur le genre
Homo.
Logiciel « Lignée humaine
» - Pierre
Perez – Cet outil permet d'appréhender plusieurs aspects des caractères
évolutifs liés à la « lignée humaine » et à la place de l'Homme dans le règne
animal.
Animation pour visualiser la
caractère buissonnant de l’arbre pour le genre Homo.
www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0016-3
- Sitographie
Site « le cerveau à tous
les niveaux » - site de l’Institut des neurosciences, de la santé mentale et
des toxicomanies – Canada – un dossier sur le développement de nos facultés
« de l’embryon à la morale »
http://lecerveau.mcgill.ca
|
Thème 1B - Le domaine continental et sa dynamique
Préambule
Le programme de terminale
S poursuit l’étude, entamée en première S, de la dynamique du globe terrestre.
Le programme aborde ici le domaine continental, qui est d’abord caractérisé (structure,
composition chimique et âge) avant que ne soient étudiées les zones de
convergence avec la formation des chaînes de montagne et la production de
nouveaux matériaux continentaux. Le recyclage des matériaux de la croûte
continental est lui construit à partir de l’étude de l’altération et de
l’érosion des chaines de montagne, mécanismes conduisant à la formation des
dépôts sédimentaires. Comme pour les autres parties du programme, il s’agit de
faire découvrir aux élèves les grands éléments et principes de géologie en se
basant sur les faits de terrain (dont les exemples locaux) ou les faits
expérimentaux. Les connaissances et les compétences acquises ici, permettront
aux élèves de les appliquer à d’autres thématiques de tronc commun et de spécialité.
Sens général du thème 1B (problématique) :
Comprendre l’évolution de la lithosphère continentale à travers la
compréhension de l’affleurement de la seule croûte continentale en zone
émergé, son origine et son devenir.
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
|
- Thème 1B1 - La caractérisation du domaine continental : Lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale.
- Modélisation de la
dynamique de la subduction profonde :
Modélisation analogique en
laboratoire permettant de comprendre les différents modes de déformations des
plaques subductées.
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-model-subductionprofonde.Xml
-Calculs de profondeurs du
Moho :
Calcul de la profondeur du Moho, de
points de réflexion et de vitesses des ondes P et S dans les Alpes par analyse
sismique de données extraites du logiciel Sismolog et/ou par l’utilisation d’un
fichier Tableur :
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article176
- Isostasie :
Evolution de l’équilibre
vertical de la lithosphère continentale grâce à deux modèles, l’un numérique
(logiciel “Airy”, constituant le support d’activités et téléchargeable sur
site) et l’autre analogique (à construire au laboratoire) :
www.ac-nantes.fr/peda/disc/svt/isostasie/index.htm
- Marqueurs de compression
et d’empilement :
Notamment à travers les Alpes, sous forme de microactivités géolocalisées : (GéolSIG -
Après lecture de l’introduction, choisir dans le menu gauche la collection
“Collision”)
www.labosvt.com/geolsig
- Radiochronologie :
- Radiochronologie datation par la méthode
Rb/Sr fournissant pour chacun le contexte géologique et les rapports
isotopiques permettant de déterminer l’âge des échantillons :
Bibliographie pour le thème 1B
Ouvrages généraux pour le thème 1B
-AMAUDRIC DU CHAFFAUT S. Tectonique
des plaques, l’activité interne du globe terrestre et ses conséquences.
1999. Focus CRDP de l’Académie de Grenoble.188 p.
-CARON J.M. et al. Comprendre
et enseigner la planète Terre. 2007. Ophrys éditions.303 p.
-DEBELMAS J. et al. Les
grandes structures géologiques, 5ème édition. 2008. Dunod. 316 p.
-DERCOURT J. et al. Géologie,
objets, méthodes et modèles, 12ème édition. 2006. Dunod. 532 p
-JOLIVET L. Géodynamique.
1998. Dunod. 226 p.
-MARSHAK S. Terre,
portrait d’une planète. 2010. De Boeck Université. 833 p.
-MATTAUER M. Ce que
disent les pierres. 1999. Bibliothèque Pour la Science.144 p.
-NICOLLET C. Métamorphisme
et géodynamique. 2010. Dunod. 288 p.
-PEYCRU P. et al. Géologie,
tout en un, 1ère et 2ème années BCPST. 2008. Dunod. 640 p.
-POMEROL et al. Éléments
de géologie, 14ème édition. 2011. Dunod. 959 p.
-PROST A. La Terre, 50
expériences pour découvrir notre planète.1999. Belin. 124 p.
Ouvrages spécialisés pour le thème 1B
AVOUAC J. P., DE WEBER P.
(ouvrage collectif). Hymalaya-Tibet, le choc des continents. 2002.
Muséum national d’histoire
naturelle, CNRS éditions.191 p.
BARDINTZEFF J.M. Volcanologie.
2011 Dunod. 313 p.
BONIN B., MOYEN J. F. Magmatisme
et roches magmatiques, 3ème édition. 2011. Dunod. 313 p.
BRUNET F. et al. Roches
et matériaux en conditions extrêmes. 2007. Vuibert. 202 p.
LALLEMAND et al. Convergence
lithosphérique, société géologique de France. 2005. 182 p.
LALLEMAND S. La
subduction océanique. 2007. Éditions scientifiques GB. 193 p.
MEHIER B. Magmatisme et
tectonique des plaques. 1998. Ellipses. 256 p.
WESTPHAL M., WHITECHURCH
H., MUNSCHY M. La tectonique des plaques. 2003. Collection Géosciences
GB Science Publisher. 307 p.
Articles scientifiques pour le thème 1B
BALLEVRE M. Groix : une
île fossile. Pour la science. 2003, mars, pp. 72-79.
GURNIS M. La sculpture des
reliefs terrestres. Pour la science. 2001, mai, pp. 44-51.
HAZEN R. L’évolution des
minéraux. Pour la science. 2010, juin, pp. 54-61.
LE MEUR H. Les
Alpes battent en retraite. La recherche. 2003, juin, pp. 30-37.
LEMARCHAND F. La
tectonique des plaques. La recherche. 2007, juin, pp. 50-55.
MATTAUER M. L’autonomie
(géologique) de la Corse. Pour la science. 2001, août, pp. 76-78.
MATTAUER M. Coésite et
formation des chaines de montagne. Pour la science. 2001, novembre, pp.
26- 29.
MATTAUER M. La tectonique
des plaques. Pour la science. 2002, mai, pp. 70-75.
PHILIPPE MATTE La chaîne
hercynienne reconstituée. Pour la science. 2003, septembre, pp. 58-63.
VANDERHAEGHE O. Les
montagnes, des colosses au cœur tendre. Pour la science. 2009, janvier,
pp. 34-40.
Sitographie pour le thème 1B
Sites généraux pour le thème 1B
Dont :
• La diversité des ophiolites
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-diversite-desophiolites.
Xml
• La fusion partielle et l’anatexie :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/img_sem/XML/db/planetterre/metadata/LOMImg324-
2010-09-13.xml
• Principe de datation Rb-Sr, avec exemples :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-datation-rubidiumstrontium.
Xml
Site riche en schémas, expériences, modélisations sur les
phénomènes de divergence, convergence et subduction. Utilisable par les
professeurs et les élèves.
Pétrographie pour le thème 1B
Logiciel de simulation, utilisation du microscope polarisant,
suivi des roches lors de la subduction et fusion partielle de la péridotite.
Utilisable par les élèves pour réviser leur cours.
Dont :
• Le Chenaillet : une excursion à travers une ophiolite de type
LOT
• Série métamorphique du Haut-Alier et marqueurs de compression
hercyniens :
L’ophiolite d’Oman, son Log synthétique avec diaporama commenté,
des photographies des différentes unités de l’ophiolite.
Sujet de thèse très complet, sur cette ophiolite, nombreuses
illustrations…
Tectonique
- La formation des chaines
de montagne
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Cours du département de géologie et de génie géologique de
l’université Laval au Québec. Un cours d'introduction et de culture
scientifique en Sciences de la Terre, accessible à tous, axé sur les grands et
petits phénomènes qui affectent et régissent notre planète: dérive des
continents, tectonique des plaques, …
- Sur la géologie Alpine
Nombreuses vidéos (formation des chaînes de montagne, formation de
l’Himalaya, tectonique des plaques, expansion océanique, subduction…). Les
commentaires sont en anglais.
Encyclopédie des sciences de la terre et du monde souterrain.
Géologie, paléontologie, vulcanologie, archéologie, évolution des espèces,
éclairage, taille de pierre, spéléologie, mines, carrières, catacombes et
cartographie. De petits résumés pour différents cours de géologie. En
particulier la subduction et l’obduction.
Isostasie et géodésie
- Une petite histoire tectonique (très) résumée de la Terre (menu / item
“Histoire de la planète”) :
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Des outils SIG
Ce site présente les principes de bases de l’utilisation des
globes virtuels type Google Earth et un certain nombre d’exemple d’utilisation
en géologie.
- Application Google Earth
pour les SVT
wwwpsvt.free.fr/svt/geol/google_earth/telecharger.htm
Il regroupe tout un ensemble de données recherchées sur différents
sites. Il permet de télécharger des fichiers « layers », des dossiers « layers
» (France,Alpes), des cartes géologiques et schémas structuraux, des documents
dynamiques (tectonique), des dossiers d’intérêt géologique et pédagogique
(volcanisme, tectonique, afars). Il permet de créer ses propres fichiers kmz.
Site permettant de créer de très nombreuses et variées cartes
géologiques personnalisées (Âge des roches, etc) avec possibilité de les
exporter en fichiers kmz (pour une exploitation secondaire sur GoogleEarth).
|
- Thème 1B2 - La convergence lithosphérique : contextes de la formation des chaînes de montagnes
- Sujet TP agrég interne :
Les ophiolites et la
lithosphère océanique
http://maitres.snv.jussieu.fr/agreginterne
Différents postes (objectifs
cognitifs et méthodologiques, supports didactiques, activités et productions élèves, notions
construites).
- Sujets ECE 2011 :
- Tectoglob, la subduction :
- Le moteur de la
subduction :
www-peda.ac-martinique.fr/svt/tpts_tp3.shtm
Le collègue soumet des
documents qui permettent à l'élève de réviser et de comprendre un des moteurs de
la subduction. Des exercices et des activités pratiques sont également proposés
et favorisent un travail autonome de l'élève.
Bibliographie pour le thème 1B
Ouvrages généraux pour le thème 1B
-AMAUDRIC DU CHAFFAUT S. Tectonique
des plaques, l’activité interne du globe terrestre et ses conséquences.
1999. Focus CRDP de l’Académie de Grenoble.188 p.
-CARON J.M. et al. Comprendre
et enseigner la planète Terre. 2007. Ophrys éditions.303 p.
-DEBELMAS J. et al. Les
grandes structures géologiques, 5ème édition. 2008. Dunod. 316 p.
-DERCOURT J. et al. Géologie,
objets, méthodes et modèles, 12ème édition. 2006. Dunod. 532 p
-JOLIVET L. Géodynamique.
1998. Dunod. 226 p.
-MARSHAK S. Terre,
portrait d’une planète. 2010. De Boeck Université. 833 p.
-MATTAUER M. Ce que
disent les pierres. 1999. Bibliothèque Pour la Science.144 p.
-NICOLLET C. Métamorphisme
et géodynamique. 2010. Dunod. 288 p.
-PEYCRU P. et al. Géologie,
tout en un, 1ère et 2ème années BCPST. 2008. Dunod. 640 p.
-POMEROL et al. Éléments
de géologie, 14ème édition. 2011. Dunod. 959 p.
-PROST A. La Terre, 50
expériences pour découvrir notre planète.1999. Belin. 124 p.
Ouvrages spécialisés pour le thème 1B
AVOUAC J. P., DE WEBER P.
(ouvrage collectif). Hymalaya-Tibet, le choc des continents. 2002.
Muséum national d’histoire
naturelle, CNRS éditions.191 p.
BARDINTZEFF J.M. Volcanologie.
2011 Dunod. 313 p.
BONIN B., MOYEN J. F. Magmatisme
et roches magmatiques, 3ème édition. 2011. Dunod. 313 p.
BRUNET F. et al. Roches
et matériaux en conditions extrêmes. 2007. Vuibert. 202 p.
LALLEMAND et al. Convergence
lithosphérique, société géologique de France. 2005. 182 p.
LALLEMAND S. La
subduction océanique. 2007. Éditions scientifiques GB. 193 p.
MEHIER B. Magmatisme et
tectonique des plaques. 1998. Ellipses. 256 p.
WESTPHAL M., WHITECHURCH
H., MUNSCHY M. La tectonique des plaques. 2003. Collection Géosciences
GB Science Publisher. 307 p.
Articles scientifiques pour le thème 1B
BALLEVRE M. Groix : une
île fossile. Pour la science. 2003, mars, pp. 72-79.
GURNIS M. La sculpture des
reliefs terrestres. Pour la science. 2001, mai, pp. 44-51.
HAZEN R. L’évolution des
minéraux. Pour la science. 2010, juin, pp. 54-61.
LE MEUR H. Les
Alpes battent en retraite. La recherche. 2003, juin, pp. 30-37.
LEMARCHAND F. La
tectonique des plaques. La recherche. 2007, juin, pp. 50-55.
MATTAUER M. L’autonomie
(géologique) de la Corse. Pour la science. 2001, août, pp. 76-78.
MATTAUER M. Coésite et
formation des chaines de montagne. Pour la science. 2001, novembre, pp.
26- 29.
MATTAUER M. La tectonique
des plaques. Pour la science. 2002, mai, pp. 70-75.
PHILIPPE MATTE La chaîne
hercynienne reconstituée. Pour la science. 2003, septembre, pp. 58-63.
VANDERHAEGHE O. Les
montagnes, des colosses au cœur tendre. Pour la science. 2009, janvier,
pp. 34-40.
Sitographie pour le thème 1B
Sites généraux pour le thème 1B
Dont :
• La diversité des ophiolites
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-diversite-desophiolites.
Xml
• La fusion partielle et l’anatexie :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/img_sem/XML/db/planetterre/metadata/LOMImg324-
2010-09-13.xml
• Principe de datation Rb-Sr, avec exemples :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-datation-rubidiumstrontium.
Xml
Site riche en schémas, expériences, modélisations sur les
phénomènes de divergence, convergence et subduction. Utilisable par les
professeurs et les élèves.
Pétrographie pour le thème 1B
Logiciel de simulation, utilisation du microscope polarisant,
suivi des roches lors de la subduction et fusion partielle de la péridotite.
Utilisable par les élèves pour réviser leur cours.
Dont :
• Le Chenaillet : une excursion à travers une ophiolite de type
LOT
• Série métamorphique du Haut-Alier et marqueurs de compression
hercyniens :
L’ophiolite d’Oman, son Log synthétique avec diaporama commenté,
des photographies des différentes unités de l’ophiolite.
Sujet de thèse très complet, sur cette ophiolite, nombreuses
illustrations…
Tectonique
- La formation des chaines
de montagne
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Cours du département de géologie et de génie géologique de
l’université Laval au Québec. Un cours d'introduction et de culture
scientifique en Sciences de la Terre, accessible à tous, axé sur les grands et
petits phénomènes qui affectent et régissent notre planète: dérive des
continents, tectonique des plaques, …
- Sur la géologie Alpine
Nombreuses vidéos (formation des chaînes de montagne, formation de
l’Himalaya, tectonique des plaques, expansion océanique, subduction…). Les
commentaires sont en anglais.
Encyclopédie des sciences de la terre et du monde souterrain.
Géologie, paléontologie, vulcanologie, archéologie, évolution des espèces,
éclairage, taille de pierre, spéléologie, mines, carrières, catacombes et
cartographie. De petits résumés pour différents cours de géologie. En
particulier la subduction et l’obduction.
Isostasie et géodésie
- Une petite histoire tectonique (très) résumée de la Terre (menu / item
“Histoire de la planète”) :
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Des outils SIG
Ce site présente les principes de bases de l’utilisation des
globes virtuels type Google Earth et un certain nombre d’exemple d’utilisation
en géologie.
- Application Google Earth
pour les SVT
wwwpsvt.free.fr/svt/geol/google_earth/telecharger.htm
Il regroupe tout un ensemble de données recherchées sur différents
sites. Il permet de télécharger des fichiers « layers », des dossiers « layers
» (France,Alpes), des cartes géologiques et schémas structuraux, des documents
dynamiques (tectonique), des dossiers d’intérêt géologique et pédagogique
(volcanisme, tectonique, afars). Il permet de créer ses propres fichiers kmz.
Site permettant de créer de très nombreuses et variées cartes
géologiques personnalisées (Âge des roches, etc) avec possibilité de les
exporter en fichiers kmz (pour une exploitation secondaire sur GoogleEarth).
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- Thème 1B3 - Le magmatisme des zones de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux
- Transformations
minéralogiques :
- Étude des minéraux :
- Observation macro et
microscopique :
Évaluation de la quantité
d’eau présente dans une roche lithosphérique par l’utilisation de Mesurim et
d’un tableur
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article392
Bibliographie pour le thème 1B
Ouvrages généraux pour le thème 1B
-AMAUDRIC DU CHAFFAUT S. Tectonique
des plaques, l’activité interne du globe terrestre et ses conséquences.
1999. Focus CRDP de l’Académie de Grenoble.188 p.
-CARON J.M. et al. Comprendre
et enseigner la planète Terre. 2007. Ophrys éditions.303 p.
-DEBELMAS J. et al. Les
grandes structures géologiques, 5ème édition. 2008. Dunod. 316 p.
-DERCOURT J. et al. Géologie,
objets, méthodes et modèles, 12ème édition. 2006. Dunod. 532 p
-JOLIVET L. Géodynamique.
1998. Dunod. 226 p.
-MARSHAK S. Terre,
portrait d’une planète. 2010. De Boeck Université. 833 p.
-MATTAUER M. Ce que
disent les pierres. 1999. Bibliothèque Pour la Science.144 p.
-NICOLLET C. Métamorphisme
et géodynamique. 2010. Dunod. 288 p.
-PEYCRU P. et al. Géologie,
tout en un, 1ère et 2ème années BCPST. 2008. Dunod. 640 p.
-POMEROL et al. Éléments
de géologie, 14ème édition. 2011. Dunod. 959 p.
-PROST A. La Terre, 50
expériences pour découvrir notre planète.1999. Belin. 124 p.
Ouvrages spécialisés pour le thème 1B
AVOUAC J. P., DE WEBER P.
(ouvrage collectif). Hymalaya-Tibet, le choc des continents. 2002.
Muséum national d’histoire
naturelle, CNRS éditions.191 p.
BARDINTZEFF J.M. Volcanologie.
2011 Dunod. 313 p.
BONIN B., MOYEN J. F. Magmatisme
et roches magmatiques, 3ème édition. 2011. Dunod. 313 p.
BRUNET F. et al. Roches
et matériaux en conditions extrêmes. 2007. Vuibert. 202 p.
LALLEMAND et al. Convergence
lithosphérique, société géologique de France. 2005. 182 p.
LALLEMAND S. La
subduction océanique. 2007. Éditions scientifiques GB. 193 p.
MEHIER B. Magmatisme et
tectonique des plaques. 1998. Ellipses. 256 p.
WESTPHAL M., WHITECHURCH
H., MUNSCHY M. La tectonique des plaques. 2003. Collection Géosciences
GB Science Publisher. 307 p.
Articles scientifiques pour le thème 1B
BALLEVRE M. Groix : une
île fossile. Pour la science. 2003, mars, pp. 72-79.
GURNIS M. La sculpture des
reliefs terrestres. Pour la science. 2001, mai, pp. 44-51.
HAZEN R. L’évolution des
minéraux. Pour la science. 2010, juin, pp. 54-61.
LE MEUR H. Les
Alpes battent en retraite. La recherche. 2003, juin, pp. 30-37.
LEMARCHAND F. La
tectonique des plaques. La recherche. 2007, juin, pp. 50-55.
MATTAUER M. L’autonomie
(géologique) de la Corse. Pour la science. 2001, août, pp. 76-78.
MATTAUER M. Coésite et
formation des chaines de montagne. Pour la science. 2001, novembre, pp.
26- 29.
MATTAUER M. La tectonique
des plaques. Pour la science. 2002, mai, pp. 70-75.
PHILIPPE MATTE La chaîne
hercynienne reconstituée. Pour la science. 2003, septembre, pp. 58-63.
VANDERHAEGHE O. Les
montagnes, des colosses au cœur tendre. Pour la science. 2009, janvier,
pp. 34-40.
Sitographie pour le thème 1B
Sites généraux pour le thème 1B
Dont :
• La diversité des ophiolites
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-diversite-desophiolites.
Xml
• La fusion partielle et l’anatexie :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/img_sem/XML/db/planetterre/metadata/LOMImg324-
2010-09-13.xml
• Principe de datation Rb-Sr, avec exemples :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-datation-rubidiumstrontium.
Xml
Site riche en schémas, expériences, modélisations sur les
phénomènes de divergence, convergence et subduction. Utilisable par les
professeurs et les élèves.
Pétrographie pour le thème 1B
Logiciel de simulation, utilisation du microscope polarisant,
suivi des roches lors de la subduction et fusion partielle de la péridotite.
Utilisable par les élèves pour réviser leur cours.
Dont :
• Le Chenaillet : une excursion à travers une ophiolite de type
LOT
• Série métamorphique du Haut-Alier et marqueurs de compression
hercyniens :
L’ophiolite d’Oman, son Log synthétique avec diaporama commenté,
des photographies des différentes unités de l’ophiolite.
Sujet de thèse très complet, sur cette ophiolite, nombreuses
illustrations…
Tectonique
- La formation des chaines
de montagne
- www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Cours du département de géologie et de génie géologique de
l’université Laval au Québec. Un cours d'introduction et de culture
scientifique en Sciences de la Terre, accessible à tous, axé sur les grands et
petits phénomènes qui affectent et régissent notre planète: dérive des
continents, tectonique des plaques, …
Synthèse de plus d'un demi-siècle de recherches sur le terrain, ce film
retrace l'histoire des Alpes françaises depuis l'époque carbonifère
jusqu'à nos jours. Il s'attache en particulier à l'évolution représentée
par les modifications subies par les terrains dans l'axe Gap-Briançon
sous l'action des trois grands facteurs de toute orogenèse :
sédimentation, plissement et érosion.
- Sur la géologie Alpine
Nombreuses vidéos (formation des chaînes de montagne, formation de
l’Himalaya, tectonique des plaques, expansion océanique, subduction…). Les
commentaires sont en anglais.
Encyclopédie des sciences de la terre et du monde souterrain.
Géologie, paléontologie, vulcanologie, archéologie, évolution des espèces,
éclairage, taille de pierre, spéléologie, mines, carrières, catacombes et
cartographie. De petits résumés pour différents cours de géologie. En
particulier la subduction et l’obduction.
Isostasie et géodésie
- Une petite histoire tectonique (très) résumée de la Terre (menu / item
“Histoire de la planète”) :
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Des outils SIG
Ce site présente les principes de bases de l’utilisation des
globes virtuels type Google Earth et un certain nombre d’exemple d’utilisation
en géologie.
- Application Google Earth
pour les SVT
wwwpsvt.free.fr/svt/geol/google_earth/telecharger.htm
Il regroupe tout un ensemble de données recherchées sur différents
sites. Il permet de télécharger des fichiers « layers », des dossiers « layers
» (France,Alpes), des cartes géologiques et schémas structuraux, des documents
dynamiques (tectonique), des dossiers d’intérêt géologique et pédagogique
(volcanisme, tectonique, afars). Il permet de créer ses propres fichiers kmz.
Site permettant de créer de très nombreuses et variées cartes
géologiques personnalisées (Âge des roches, etc) avec possibilité de les
exporter en fichiers kmz (pour une exploitation secondaire sur GoogleEarth).
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- Thème 1B4 - La disparition des reliefs
- « Des différences entre
les chaînes de montagnes récentes et anciennes » :
- Utiliser des images ou des
données satellites pour qualifier et éventuellement quantifier l'érosion d'un
massif actuel :
• Ressources données satelites
• Pistes péagogiques :
Bibliographie pour le thème 1B
Ouvrages généraux pour le thème 1B
-AMAUDRIC DU CHAFFAUT S. Tectonique
des plaques, l’activité interne du globe terrestre et ses conséquences.
1999. Focus CRDP de l’Académie de Grenoble.188 p.
-CARON J.M. et al. Comprendre
et enseigner la planète Terre. 2007. Ophrys éditions.303 p.
-DEBELMAS J. et al. Les
grandes structures géologiques, 5ème édition. 2008. Dunod. 316 p.
-DERCOURT J. et al. Géologie,
objets, méthodes et modèles, 12ème édition. 2006. Dunod. 532 p
-JOLIVET L. Géodynamique.
1998. Dunod. 226 p.
-MARSHAK S. Terre,
portrait d’une planète. 2010. De Boeck Université. 833 p.
-MATTAUER M. Ce que
disent les pierres. 1999. Bibliothèque Pour la Science.144 p.
-NICOLLET C. Métamorphisme
et géodynamique. 2010. Dunod. 288 p.
-PEYCRU P. et al. Géologie,
tout en un, 1ère et 2ème années BCPST. 2008. Dunod. 640 p.
-POMEROL et al. Éléments
de géologie, 14ème édition. 2011. Dunod. 959 p.
-PROST A. La Terre, 50
expériences pour découvrir notre planète.1999. Belin. 124 p.
Ouvrages spécialisés pour le thème 1B
AVOUAC J. P., DE WEBER P.
(ouvrage collectif). Hymalaya-Tibet, le choc des continents. 2002.
Muséum national d’histoire
naturelle, CNRS éditions.191 p.
BARDINTZEFF J.M. Volcanologie.
2011 Dunod. 313 p.
BONIN B., MOYEN J. F. Magmatisme
et roches magmatiques, 3ème édition. 2011. Dunod. 313 p.
BRUNET F. et al. Roches
et matériaux en conditions extrêmes. 2007. Vuibert. 202 p.
LALLEMAND et al. Convergence
lithosphérique, société géologique de France. 2005. 182 p.
LALLEMAND S. La
subduction océanique. 2007. Éditions scientifiques GB. 193 p.
MEHIER B. Magmatisme et
tectonique des plaques. 1998. Ellipses. 256 p.
WESTPHAL M., WHITECHURCH
H., MUNSCHY M. La tectonique des plaques. 2003. Collection Géosciences
GB Science Publisher. 307 p.
Articles scientifiques pour le thème 1B
BALLEVRE M. Groix : une
île fossile. Pour la science. 2003, mars, pp. 72-79.
GURNIS M. La sculpture des
reliefs terrestres. Pour la science. 2001, mai, pp. 44-51.
HAZEN R. L’évolution des
minéraux. Pour la science. 2010, juin, pp. 54-61.
LE MEUR H. Les
Alpes battent en retraite. La recherche. 2003, juin, pp. 30-37.
LEMARCHAND F. La
tectonique des plaques. La recherche. 2007, juin, pp. 50-55.
MATTAUER M. L’autonomie
(géologique) de la Corse. Pour la science. 2001, août, pp. 76-78.
MATTAUER M. Coésite et
formation des chaines de montagne. Pour la science. 2001, novembre, pp.
26- 29.
MATTAUER M. La tectonique
des plaques. Pour la science. 2002, mai, pp. 70-75.
PHILIPPE MATTE La chaîne
hercynienne reconstituée. Pour la science. 2003, septembre, pp. 58-63.
VANDERHAEGHE O. Les
montagnes, des colosses au cœur tendre. Pour la science. 2009, janvier,
pp. 34-40.
Sitographie pour le thème 1B
Sites généraux pour le thème 1B
Dont :
• La diversité des ophiolites
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-diversite-desophiolites.
Xml
• La fusion partielle et l’anatexie :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/img_sem/XML/db/planetterre/metadata/LOMImg324-
2010-09-13.xml
• Principe de datation Rb-Sr, avec exemples :
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-datation-rubidiumstrontium.
Xml
Site riche en schémas, expériences, modélisations sur les
phénomènes de divergence, convergence et subduction. Utilisable par les
professeurs et les élèves.
Pétrographie pour le thème 1B
Logiciel de simulation, utilisation du microscope polarisant,
suivi des roches lors de la subduction et fusion partielle de la péridotite.
Utilisable par les élèves pour réviser leur cours.
Dont :
• Le Chenaillet : une excursion à travers une ophiolite de type
LOT
• Série métamorphique du Haut-Alier et marqueurs de compression
hercyniens :
L’ophiolite d’Oman, son Log synthétique avec diaporama commenté,
des photographies des différentes unités de l’ophiolite.
Sujet de thèse très complet, sur cette ophiolite, nombreuses
illustrations…
Tectonique
- La formation des chaines
de montagne
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Cours du département de géologie et de génie géologique de
l’université Laval au Québec. Un cours d'introduction et de culture
scientifique en Sciences de la Terre, accessible à tous, axé sur les grands et
petits phénomènes qui affectent et régissent notre planète: dérive des
continents, tectonique des plaques, …
- Sur la géologie Alpine
Nombreuses vidéos (formation des chaînes de montagne, formation de
l’Himalaya, tectonique des plaques, expansion océanique, subduction…). Les
commentaires sont en anglais.
Encyclopédie des sciences de la terre et du monde souterrain.
Géologie, paléontologie, vulcanologie, archéologie, évolution des espèces,
éclairage, taille de pierre, spéléologie, mines, carrières, catacombes et
cartographie. De petits résumés pour différents cours de géologie. En
particulier la subduction et l’obduction.
Isostasie et géodésie
- Une petite histoire tectonique (très) résumée de la Terre (menu / item
“Histoire de la planète”) :
www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html
Des outils SIG
Ce site présente les principes de bases de l’utilisation des
globes virtuels type Google Earth et un certain nombre d’exemple d’utilisation
en géologie.
- Application Google Earth
pour les SVT
wwwpsvt.free.fr/svt/geol/google_earth/telecharger.htm
Il regroupe tout un ensemble de données recherchées sur différents
sites. Il permet de télécharger des fichiers « layers », des dossiers « layers
» (France,Alpes), des cartes géologiques et schémas structuraux, des documents
dynamiques (tectonique), des dossiers d’intérêt géologique et pédagogique
(volcanisme, tectonique, afars). Il permet de créer ses propres fichiers kmz.
Site permettant de créer de très nombreuses et variées cartes
géologiques personnalisées (Âge des roches, etc) avec possibilité de les
exporter en fichiers kmz (pour une exploitation secondaire sur GoogleEarth).
|
Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains
Seconde source de motivation des élèves pour associer les intérêts scientifiques fondamentaux et les préoccupations personnelles plus appliquées : l’environnement planétaire dans une perspective de développement durable
pour le thème « grands enjeux planétaires contemporains » (avec, en
plus de la préoccupation culturelle pour tous, une perspective vers
l’univers métier de l’aménagement et de la gestion de l’environnement).
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- Thème 2A - Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
Sens général du thème (problématique) : Comprendre que l’enjeu énergétique passe par la connaissance du flux thermique dont l’origine est interne.
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- Thème 2B - La plante domestiquée
Sens général du thème (problématique) : Comprendre comment l’enjeu de la culture des plantes est passé et passe par l’action de l’Homme sur leur génome.
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Thème 3 - Corps humain et santé
Troisième source de motivation des élèves pour associer les intérêts scientifiques fondamentaux et les préoccupations personnelles plus appliquées : le propre corps et la santé
pour le thème « corps humain et santé » (avec en plus de la
préoccupation culturelle pour tous, une perspective vers
l’univers-métier des professions de la santé).
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Thème 3A - Le maintien de l'intégrité de l'organisme : quelques aspects de la réaction immunitaire
Préambule :
Tout
au long du lycée, le thème 3 amène à comprendre le fonctionnement de
l'organisme humain et la nécessité d'un équilibre interne, l'homéostasie. Le
thème 3-A permet ici non seulement une étude physiologique de l'immunité,
garante de l'homéostasie, mais aussi de mener une réflexion plus large sur les enjeux
et les responsabilités en matière de santé aux niveaux individuel, familial et
collectif. Cette thématique est en outre l'occasion de présenter les métiers du
domaine médical.
Cette réflexion sur la
santé suppose des connaissances scientifiques solides, sans pour autant
chercher l'exhaustivité des détails des mécanismes biologiques, parfois très
complexes, mis en jeu. Cette étude du système immunitaire est d'ailleurs placée
dans le thème 3 « corps humain et santé », et non dans le thème 1, ce qui
implique une approche qui n'est pas centrée sur la recherche fondamentale mais
plus sur les applications de ces connaissances à l'humain. Le programme propose
de consacrer 33 % de l'année au thème 3, comportant deux parties, soit environ
5 à 6 semaines pour le thème 3-A sans que cela soit un impératif.
Le maintien de
l'homéostasie suppose, en plus du fonctionnement normal de l'organisme, de
prendre en compte les agressions du milieu extérieur ou des dérèglements
internes. On s'attachera à montrer à l'élève que le système immunitaire est
constitué de deux grands ensembles : l'immunité innée et l'immunité adaptative,
qui coopèrent pour préserver la bonne santé de l'individu. Dans une perspective
évolutive, on exposera l'immunité adaptative, présente uniquement chez les
Vertébrés, comme s'ajoutant à l'immunité innée, présente chez tous les
Métazoaires. Cette immunité innée, bien que suffisante chez la plupart des espèces,
ne développerait pas de « mémoire », au contraire de l'immunité adaptative. Les
connaissances scientifiques
fondamentales portant sur le système immunitaire adaptatif ont permis de
développer la vaccination qui entraîne la formation de cellules mémoires à
longue durée de vie. L'immunité innée participe
également à l'efficacité vaccinale, notamment en préparant l'organisme à la
réaction adaptative grâce aux adjuvants. On montrera enfin que la stratégie
vaccinale a le triple objectif de prévenir les maladies individuelles, les
épidémies et finalement d'éradiquer les agents pathogènes.
Les avancées récentes dans
le domaine de l'immunologie ont conduit à revoir certains concepts et on
veillera à ne plus utiliser certains termes, qui d'ailleurs n'apparaissent plus
dans le programme. Comme déjà précisé dans l'ancien programme, on ne parle plus
d'immunité spécifique ou non spécifique depuis, entre autres, la découverte
des récepteurs de l'immunité innée (PRR) et de leurs spécificités vis à vis de
certaines structures moléculaires des pathogènes. On évitera le terme d'immunité
acquise ; le terme d'adaptatif est plus riche de sens car il met en
avant l’adaptation de notre système immunitaire à notre environnement
infectieux. De plus, les termes de soi et de non-soi sont
difficiles à utiliser car on ne peut pas les définir sans approximation. Au niveau
cellulaire, le nom de granulocytes sera préféré à celui de polynucléaires,
encore utilisé en médecine, mais source de confusion pour les élèves
puisque ces cellules ne sont pas plurinucléées.
A
l’école primaire, les élèves ont été sensibilisés à l'hygiène. Ce thème est
repris et explicité en classe de troisième où les élèves sont conduits à un
premier niveau de compréhension des réactions qui permettent à l'organisme de
se préserver des pathogènes provenant de son environnement.
Le système immunitaire est
traité en troisième dans un thème dédié, intitulé "Risque infectieux et
protection de l'organisme" et présenté dans le Bulletin officiel spécial
n° 6 du 28 août 2008, il représente 25% des séances de SVT soit une douzaine d'heures.
Les élèves apprennent que nous sommes confrontés à un environnement peuplé de
microorganismes, dont certains sont pathogènes et susceptibles de contaminer
puis d'infecter l'organisme en traversant les barrières naturelles. Quelques
éléments de lutte contre ces microbes ont été vus, comme les pratiques
d'antisepsie et d'asepsie qui permettent de limiter les risques. Les élèves
sont enfin amenés à comprendre le rôle des antibiotiques qui sont efficaces
uniquement contre les bactéries.
Le système immunitaire
proprement dit est ensuite abordé, sans distinction de phase dans la réponse immunitaire,
sans inventaire des organes immunitaires et sans notion de coopération
cellulaire.
On distingue en classe de
troisième une réaction cellulaire rapide, la phagocytose, le plus souvent
suffisante, réalisée par certains leucocytes mais sans citer le terme de «
réaction inflammatoire ». On voit que d'autres leucocytes sont spécifiques d'un
antigène et se différencient surtout dans les ganglions lymphatiques. On différencie
les lymphocytes B qui sécrètent des anticorps, participant à l'élimination des
micro-organismes et les lymphocytes T qui détruisent les cellules infectées par
contact cellulaire direct.
Par ailleurs, la dernière
partie du programme de troisième : « Responsabilité humaine en matière de
santé et d’environnement » traitée dans une démarche de projet, a pu être
l'occasion d'établir les conditions de réalisation de transfusion et de greffe
en lien avec les connaissances acquises en immunologie.
Sens général du thème (problématique) :
Comprendre que la bonne santé d’un individu résulte de réactions
immunitaires, base d’un équilibre dynamique, développées en réponse à
des dérèglements internes ou à des agressions du milieu extérieur.
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- Thème 3A1 - La réaction inflammatoire : un exemple de réponse innée
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Thème 3A1 - Ressources - PDF Ressources Eduscol
- Thème 3A1 - Présentation - Ac Rouen
- Thème 3A1 - Présentation - Ac Nantes
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
Thème 3-A-1 La réaction inflammatoire : un exemple de réponse innée
Intentions, commentaires
et limites
Il peut être bon dans
cette partie de rappeler le rôle de l'anté-immunité ou « défenses naturelles »,
constituée de barrières :
• mécaniques (revêtement cutanéo-muqueux, flux d'air et de
liquide, péristaltisme intestinal, mouvements ciliaires…),
• physicochimiques (acidité gastrique, certaines enzymes comme la
pepsine ou le lysozyme, peptides antibactériens)
• écologiques (flore microbienne commensale, par compétition et par
excrétion de substances antimicrobiennes).
L'immunité innée est
présente dès la naissance et ne nécessite pas d'apprentissage (d'où le terme d'
« innée »). Ses caractères sont hérités génétiquement et elle intervient de
façon très rapide lors d'un signal de danger. On traitera uniquement la
réaction inflammatoire localisée, sans décrire les effets sur la matrice
extracellulaire et son remodelage, ni les mécanismes de régulation de
l'inflammation. La réaction inflammatoire aiguë systémique (choc septique,
syndrome de défaillance multiviscérale...) et ses mécanismes ne sont pas au
programme. L'intérêt des élèves pourra être suscité par l'application des connaissances
de l'inflammation à la médecine et à la pharmacologie, en étudiant les modes
d'action de médicaments anti-inflammatoires sans rechercher l'exhaustivité.
Avec le souci de placer
les élèves dans une démarche d’investigation, on montrera le caractère essentiel
de l'immunité innée en s'appuyant par exemple sur les activités proposées. On
pourra utiliser comme fil directeur les étapes qui suivent une contamination
comme l'exemple de l'intrusion d'une épine.
L'opsonisation et le rôle
du complément ne sont pas au programme. Les organes lymphoïdes secondaires
pourront être abordés lors de la présentation des antigènes par les cellules
dendritiques dans la deuxième partie.
Compléments
scientifiques
Ce paragraphe a pour objectif d’apporter des compléments
scientifiques au professeur sur certaines thématiques, mais les contenus
développés ne sont en aucun cas exigibles de la part des élèves.
A propos des PAMP et des
PRR
Suite à une blessure, un
pathogène pénètre dans l’organisme via la peau ou les muqueuses. Dès son
entrée, il est reconnu par les cellules de l'immunité innée comme les cellules dendritiques,
les macrophages, les granulocytes, les mastocytes. Ces cellules sont capables
d’identifier les pathogènes, grâce à des récepteurs qui reconnaissent des
motifs moléculaires caractéristiques des micro-organismes. En 1989,
l'immunologiste Charles Janeway Jr a proposé les termes de PRR (Pattern
Recognition Receptor) pour les récepteurs cellulaires capables de reconnaître
des motifs moléculaires caractéristiques des pathogènes appelés les PAMP
(Pathogen Associated Molecular Pattern).
Les PAMP sont des
molécules accessibles et souvent très représentées sur les micro-organismes. Ils
sont très conservés au cours de l'évolution car indispensables à la survie des
micro-organismes et ils n'existent pas sur les cellules humaines saines. Chaque
groupe de micro-organismes possède un certain nombre de PAMP caractéristiques.
Par exemple, un ARN double brin ou des fragments d’ADN non méthylés sont
caractéristiques des virus, les mannanes sont des constituants importants des champignons,
le lipopolysaccharide (LPS) est typique des parois des bactéries Gram négatif.
Les PRR sont exprimés par
toutes les cellules de l'immunité innée et chaque type cellulaire en possède un
certain jeu. Tous les PRR ne sont pas membranaires, certains sont
cytoplasmiques, d'autres dans des endosomes. Ces localisations différentes et
le nombre important de récepteurs permettent de contrer une grande partie des
stratégies d'évitement développées par les micro-organismes. Au niveau fonctionnel,
on distingue ceux qui permettent la phagocytose et ceux qui permettent
l'activation des cellules. Les PRR sont très divers et on en décrit chaque
année de nouveaux. On les réunit en grandes familles comme les récepteurs
scavengers, les récepteurs de la famille des lectines, les récepteurs de la famille
de pentraxines, les Toll Like Receptor (TLR)...
A propos du lien entre
l'immunité innée et adaptative
L’immunité innée et
l’immunité adaptative sont intimement liées.
L’activation des cellules
de l’immunité innée et surtout des cellules dendritiques par les PRR fournissent
au système immunitaire un « signal de danger » qui va induire le développement
de la réponse immunitaire adaptative en activant les lymphocytes T. Sans ce
signal de danger, la réponse immunitaire ne se met pas en action. Ce système
évite, en théorie, toute réaction contre les propres constituants de
l’organisme ou contre des molécules qui ne présentent pas de danger pour
l’organisme. Ce signal de danger permet de rendre « immunogènes » (c’est-à-dire
capable d’induire une réponse immunitaire) les micro-organismes ou molécules
pénétrant dans notre organisme. Cette notion sera reprise par la suite (partie
3-A-3) car les adjuvants des vaccins ont pour fonction de mimer ce signal de danger.
De plus, l’immunité adaptative utilise les armes de l’immunité innée pour
détruire les pathogènes. Par exemple, les anticorps favorisent la phagocytose
en se fixant sur les pathogènes (opsonisation) ou activent la voie classique du
complément.
A propos des médicaments
anti-inflammatoires
L’inflammation a pour but
de reconnaitre, détruire et éliminer les pathogènes. Mais parfois la réaction inflammatoire
dépasse ses objectifs et produit des effets gênants voir délétères. Lors de
l'intrusion de micro-organismes, les macrophages, les cellules dendritiques et
les mastocytes produisent de nombreux médiateurs cellulaires pour déclencher et
stimuler la réponse inflammatoire, comme l'histamine, les cytokines
proinflammatoires (IL-1, IL-6, TNF-α...) et des éicosanoïdes (molécules
dérivées de l'oxydation d'acides gras à 20 atomes de carbone, prostaglandines,
thromboxane, prostacycline, leucotriènes).
Certains marqueurs
biologiques sont utilisés en médecine pour détecter ou suivre une réaction inflammatoire
chez un patient comme :
• la vitesse de sédimentation des hématies (VS) : cette vitesse
est dépendante, entre autres, de charges négatives à la surface des globules
rouges. Certaines protéines de l’inflammation, dont le fibrinogène, inhibent
ces charges et favorisent l’agrégation des hématies, augmentant la VS.
• la protéine-C-réactive (CRP) : il s'agit d'une protéine de la
réaction inflammatoire d'origine hépatique dont la synthèse est contrôlée par
l’IL-6. Lors d'une inflammation la CRP augmente de façon précoce. Sa demi-vie
est courte, (8 à 12 h) ce qui permet, par comparaison de la cinétique de la VS
et de la CRP, d'apprécier à quel moment de la réaction inflammatoire le patient
se situe.
Lors de l'inflammation, de
l’acide arachidonique est libéré à partir des phospholipides membranaires des cellules
inflammatoires sous l’action des phospholipases A2. Deux types d’enzymes
interviennent sur le métabolisme de l’acide arachidonique (figure 1) et
permettent la formation d'éicosanoïdes :
Schéma à insérer : cf « ressources immuno » p6 du pdf
Figure 1 : Voies de
synthèse des éicosanoïdes
(ou : trouver l’équivalent sur internet)
• les lipo-oxygénases qui induisent la formation des leucotriènes.
• les cyclo-oxygénases (Cox 1 et 2) qui génèrent la formation des
prostaglandines et des thromboxanes. Une de ces cyclo-oxygénases, la Cox2, est
dite inductible et n’est active que lorsque les phagocytes sont exposés à un
processus inflammatoire.
Des substances
médicamenteuses ont été mises au point afin de limiter ces effets, ce sont les anti-inflammatoires.
Leurs actions permettent de bloquer le déclenchement de la réaction
inflammatoire ou de stimuler les mécanismes de rétrocontrôles négatifs.
On distingue
principalement :
• les corticoïdes qui inhibent la plupart des phénomènes
immunitaires dont la production d'éicosanoïdes par inhibition de la
phospholipase A2, des cytokines proinflammatoires, des mastocytes et donc de
l'histamine. L’action anti-inflammatoire des glucocorticoïdes a été démontrée pour
la première fois en 1948 par R.S. Hench pour le traitement de la polyarthrite
rhumatoïde ce qui lui valut, avec le biochimiste E.C. Kendall, le prix Nobel de
médecine en 1950. Leurs travaux sur les corticosurrénales a abouti à
l'isolement de la cortisone. La corticothérapie repose aujourd’hui sur l’utilisation
de dérivés de synthèse de l’hormone naturelle (prednisone, prednisolone, …)
permettant d’accroître l’action anti-inflammatoire et de réduire les actions
métaboliques.
Les glucocorticoïdes traversent librement les membranes
cellulaires et se fixent sur un récepteur cytoplasmique spécifique qui
appartient à la superfamille des récepteurs nucléaires aux stéroïdes. Après
fixation, le complexe glucocorticoïde-récepteur migre vers le noyau et va agir
directement sur l’ADN en se fixant sur des séquences spécifiques, dites GRE
(Glucorticoid Response Element), intervenant ainsi dans la régulation de la
transcription de certains gènes.
• Les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) comme
l'aspirine et l'ibuprofène mais aussi le naproxène, le ketoprofène, le
diclofénac, l'acide niflumique, le tenoxicam... L'utilisation de substances
anti-inflammatoires non stéroïdiennes est très ancienne et les grecs
utilisaient déjà les feuilles du saule. L’acide salicylique fut utilisé pour la
première fois en 1875 dans le traitement du rhumatisme articulaire aigu.
D'autres molécules furent ensuite découvertes comme la phénylbutazone en 1946,
l’indométacine et ibuprofène dans les années 1960. Leur mode d'action commun
repose sur l'inhibition des cyclo-oxygénases et empêchent la formation des prostaglandines.
Ces dernières augmentent la sensibilité aux stimuli douloureux et la
température de référence dans l'hypothalamus, ce qui explique l'action
antalgique et antipyrétique des AINS.
On évitera l’exemple du
paracétamol, celui-ci n’étant pas prescrit comme anti-inflammatoire mais uniquement
comme antalgique.
Exemples d’activités
• Exploiter une description clinique de réaction inflammatoire
aiguë localisée, actuelle ou historique comme le célèbre : « rubor et tumor cum
calore et dolore » de Cornelius Celsus au Ier siècle, pour définir le tableau
des signes caractéristiques de l'inflammation.
• Réaliser un tableau comparatif des caractéristiques anatomiques
en dehors et durant une réaction inflammatoire, à partir d'observations de
coupes ou de documents histologiques permettant de révéler l'origine, au niveau
tissulaire, des symptômes cliniques de la réaction inflammatoire aiguë.
• Identifier les types cellulaires principaux impliqués dans le
processus inflammatoire (macrophages, mastocytes, granulocytes, cellules
dendritiques) à partir d'observations microscopiques et de documents.
• Recenser quelques médiateurs chimiques de l'inflammation,
responsables de l'augmentation de la perméabilité vasculaire, de la
vasodilatation, de la fièvre et de la douleur. Devant le grand nombre de
médiateurs solubles impliqués dans les réactions inflammatoires, on pourra par exemple
citer :
◦ l'histamine, amine stockée dans les granules des mastocytes et
vasoactives, dont le nom est connu des élèves car étant la cible des
anti-histaminiques, médicaments largement utilisés.
◦ les prostaglandines, médiateurs lipidiques néoformés, libérées par
les mastocytes et coresponsables de la vasodilatation, de la fièvre et de la
douleur, et cibles des anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS).
◦ les cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6 et TNF-α), libérées
par les mastocytes et les macrophages et qui augmentent le recrutement et la
production des cellules et molécules de l'immunité. Leur libération est inhibée
par les corticoïdes.
• Exploiter des données cliniques pour découvrir les effets
pathogènes ou du moins non souhaitables, de certaines réactions inflammatoires
et comprendre l'intérêt de les stopper par voie médicamenteuse.
• Analyser des données sur l'action d'anti-inflammatoires non
stéroïdiens (aspirine, ibuprofène) dans la voie de biosynthèse des médiateurs
dérivant de l'acide arachidonique (prostaglandines, leucotriènes, thromboxanes)
pour comprendre leurs effets. On peut travailler également sur des documents
présentant le mode d'action des corticoïdes mais il est plus difficile à
comprendre (ils agissent sur l'expression de certains gènes).
• Exploiter un texte relatant l'expérience historique de
Metchnikoff (prix Nobel 1908) sur la découverte de la phagocytose, à laquelle
on peut ajouter des images en MEB afin de caractériser ce mécanisme. De
multiples animations, plus ou moins précises, existent et permettent à l'élève
de mieux se représenter la dynamique du phénomène.
• Exploiter des données sur le système immunitaire durant le
développement embryonnaire et néonatal (rôle du foie foetal, de
l'allaitement...).
• Identifier à partir des travaux de Jules Hoffmann et Butler
(prix Nobel 2011) par exemple des points communs entre la réponse immunitaire
des insectes et la réponse immunitaire innée humaine.
Article :
• Analyser un texte sur la théorie du danger de Polly Matzinger
(scientifique américaine iconoclaste dont les travaux ont contribué à une
nouvelle approche du système immunitaire baptisée théorie du danger qui
reconsidère le rôle de la reconnaissance du non soi comme fondement de la
réponse immunitaire.
• Comparer des séquences génétiques de récepteurs de l'immunité
innée tels que les récepteurs Toll (TLR), pour montrer la conservation de
mécanismes de reconnaissance et d'action au cours de l'évolution.
Bibliographie,
sitographie, ressources (thèmes 3A1)
Ressources générales sur
l'immunologie (commun aux thèmes 3A1, 2, 3)
Ouvrages généralistes sur
l'immunologie
-David Male, Yvan Roitt, Johnatan Brostoff et David B Roth - Immunologie
- Ed. Elsevier
Masson, collection Campus Référence, 2007 - 600 pages
-Eric Espinosa, Pascal
Chillet et Salvatore Valitutti - Immunologie - Ed. Ellipses Marketing,
collection parcours LMD, 2010 - 510 pages
-Abul K. Abbas, Andrew H.
Lichtman - Les bases de l'immunologie fondamentale et clinique – Elsevier
Masson, 2008 - 283 pages
Ouvrages généralistes sur
l'immunologie, de plus haut niveau
-Charles Janeway, Paul
Travers, Kenneth Murphy et Mark Walport - Immunobiologie - Ed. De
Boeck 3ème édition 2009 - 890 pages
-Thomas J. Kindt, Richard
A. Goldsby, Barbara A. Osborne et Catherine Fridman Immunologie - Le cours de
Janis Kuby - Ed. Dunod 6ème édition 2008 - 684 pages
-Abul K Abbas, Andrew H Lichtman, Shiv Pillai - Cellular and molecular
immunology - Elsevier 6ème édition, 2010 566 pages
Revues généralistes
-Dossier Pour la Science : Les
défenses de l’organisme, pp. 8-12, octobre-décembre 2000
Sites généralistes
C'est le site de
l'association des collèges d'enseignants d'immunologie d'universités de langue
française. On y trouve des cours d'immunologie de niveau universitaire, de
nombreux liens, un onglet lycée qui contient des documents utilisables en
classe, des exemples de progression d'enseignants de lycée.
Ressources pour le thème
3-A-1 : la réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée
Ouvrages et articles
Extraits de livres :
-Cadet Rémi. - L'invention
de la physiologie, Bibliothèque scientifique, Belin - Pour la Science Ed.
2008
Chapitre sur la défense de l'organisme : présentation de quelques
découvertes scientifiques historiques comme la découverte de la phagocytose
page 215 mais aussi les débuts de la vaccination où la mise en évidence des
anticorps.
Articles de revues
scientifiques :
-Dossier PLS : L'immunité
innée - Pour la Science, juin 2008, n°368
Le dossier propose une série d'articles sur le sujet : Les
lymphocytes γδ , Les récepteurs de l'immunité innée, Des cellules nées pour
tuer et Les sentinelles de la peau, Immunité innée : un code ancestral.
-Luke 0'Neill, L'immunité
innée : une alerte précoce, Pour la Science, octobre 2005, n° 336
-S. Ugolini et É. Vivier,
Les tueuses de l’immunité innée, Pour la Science, juin 2003, n° 308
-D. Ferrandon, C. Hetru,
J.-M. Reichhart et J. Hoffmann, L’immunité acquise : de la drosophile à
l’homme,
-Dossier Pour la Science
Les défenses de l’organisme, octobre-décembre 2000, pp. 8-12
-Viviane Thivent, Cocktail
d'insectes sur ordonnance, La Recherche, avril 2005, n°385
L'article présente l'histoire d'Entomed, entreprise créée par
Jules Hoffmann et qui cherche des peptides antimicrobiens d'insectes d'intérêt
thérapeutiques.
L'article présente une courte biographie et un résumé de ses
recherches sur l'immunité innée. Deux documents peuvent illustrer le cours :
une image 3D d'un récepteur TLR humain et la comparaison entre les voies de
l’immunité innée de la drosophile et de la souris utilisant la voie TLR.
Des granulocytes neutrophiles explosent pour emprisonner d'un
filet d'ADN et de protéines les microbes pathogènes. Le mécanisme en jeu est
résumé dans l'article.
Principaux sites
Cours de niveau universitaire sur le sujet, relativement concis.
-Cours : Réaction
inflammatoire : aspects biologiques et cliniques
www.medecine.ups-tlse.fr/DCEM2/module8/item112/texteI1.htm
Cours de médecine sur la
réaction inflammatoire, les cellules et molécules impliquées ainsi que sur les
principes généraux du fonctionnement des anti-inflammatoires (corticoïdes et
AINS)
Autres Divers :
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- Thème 3A2 - L'immunité adaptative : prolongement de l'immunité innée
|
- Thème 3A3 - Le phénotype immunitaire au cours de la vie
|
Thème 3B - Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse
Préambule :
Préambule : du programme
à sa mise en oeuvre
L’introduction de cette
partie de programme (Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse) donne
le cadre pédagogique : comment une observation clinique de réaction réflexe
permet de tester l’intégrité du système neuromusculaire ?
Le problème du contrôle
peut, lui, être formulé à partir d’observations de maladies neuro-dégénératives
du système nerveux moteur mais aussi à partir des acquis de la classe de
première sur l’organisation en aires du cerveau.
La découverte de la
plasticité des aires motrices peut être motivée par ce qui a été vu en classe
de première à propos de la vision mais aussi par l’observation de cas de
récupération motrice.
La mise en relation des
acquis de seconde ou de première S avec quelques faits comme des cas cliniques
notamment, peut permettre d’introduire les trois problèmes scientifiques qui
s’imposent dans cette partie de programme. La motivation du travail des élèves
n’est pas à négliger, même en terminale S, car elle est le fil directeur de la
recherche. Elle permet, par une présentation explicite des objectifs, la mise en
oeuvre de tâches complexes. Il ne faut donc pas hésiter à présenter des
documents nouveaux, dont de l’imagerie scientifique voire des résultats
expérimentaux durant la phase de motivation (situation de départ) de la
démarche, mis en perspective avec les acquis des élèves.
Sens général du thème (problématique) :
Comprendre plus finement le système neuromusculaire en identifiant le
fonctionnement sommaire du réseau neuronique, du cortex cérébral
caractérisé par sa plasticité.
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
|
- Thème 3B1 - Le réflexe myotatique : un exemple de commande réflexe du muscle
|
- Thème 3B2 - De la volonté au mouvement
|
- Thème 3B3 - Motricité et plasticité cérébrales
|
L'enseignement des SVT : Enseignement de spécialité
|
- Thème 1 - La Terre dans l'univers, la vie et l'évolution des êtres vivants : énergie et cellule vivante
- ou :
- Thème 1 - Énergie et cellule vivante.
Énergie et cellule vivante : on se limite aux cellules eucaryotes.
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Thème 1 Spécialité - Ressources - PDF Ressources Eduscol
- Thème 1 Spécialité - Présentation - Ac Rouen
- Thème 1 Spécialité - Présentation - Ac Nantes
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
Préambule
La problématique à traiter
dans le cadre du thème 1 du programme de spécialité interroge les modalités cellulaires
du flux d’énergie dans les systèmes vivants. Elle identifie des couplages dans
lesquels l’ATP joue un rôle majeur. Son traitement s’appuie sur des acquis
épistémologiques construits les années précédentes et nécessite de maîtriser
quelques bases scientifiques.
Les bases
épistémologiques
En
classe terminale, le parcours scolaire et personnel de l’élève lui permet de
disposer d’éléments d’information établis dans la perspective de comprendre le
monde dans lequel il vit. Scolairement, cette compréhension a fait appel à de
nombreuses reprises au concept d’énergie aussi bien en sciences de la vie et de la Terre, qu’en physique-chimie et
en technologie. La mise en cohérence préalable de ces connaissances est
nécessaire à l’approche de la problématique de ce thème. Elle permet l’ancrage
de connaissances déjà mémorisées et l’ouverture sur un questionnement plus
approfondi.
Abordées en SVT
Les
composants des systèmes vivants se transforment en permanence. Ces transformations
sont source d’effets repérables à
différentes échelles. Ainsi, à l’échelle de la biosphère, les êtres
vivants interviennent dans le cycle du carbone, du dioxygène ou de l’eau. A l’échelle
des écosystèmes, la matière est
transformée au sein des réseaux trophiques. A l’échelle des organismes,
les différentes fonctions sont réalisées grâce à des processus spécifiques de
la vie. Enfin, à l’échelle cellulaire se déroulent diverses réactions
métaboliques.
A
l’origine de ces transformations, diverses formes d’énergie peuvent être
identifiées. Il s’agit de l’énergie lumineuse provenant du soleil et de
l’énergie chimique.
Les
végétaux chlorophylliens nécessitent de l’énergie solaire pour synthétiser leur
propre matière grâce à la photosynthèse. Cette matière est utilisée par les
organismes non chlorophylliens. Les échanges gazeux respiratoires présents chez
nombre d’organismes sont un indice d’une libération d’énergie chimique à
partir de la matière. La contraction musculaire met en oeuvre une énergie
mécanique. Il existe ainsi, à l’échelle de la biosphère et des écosystèmes,
un flux énergétique intimement lié aux cycles de la matière permettant
de passer de l’énergie lumineuse à l’énergie chimique et mécanique.
Abordées en
physique-chimie
Le
thème « Énergie et cellule vivante » remobilise des notions abordées dans le
programme de physique-chimie de première S dans les deux domaines
suivants.
Matière et énergie : Énergie chimique libérée
(lors d’une combustion), formes d’énergie et principe de conversion d’énergie,
stockage et conversion de l’énergie chimique, réaction d’oxydoréduction.
Lumière et matière : Émission, absorption,
énergie d’un photon, spectre solaire, caractéristiques des molécules organiques
colorées. Cet aspect est complété en terminale S par une partie
consacrée à l’analyse spectrale.
Les fondements
scientifiques
« Tout système vivant
échange de la matière et de l'énergie avec ce qui l'entoure. Il est le siège de
couplages énergétiques. »
La
cellule apparaît comme un système vivant échangeant matière et énergie
avec son environnement, il est assimilable à un système thermodynamique
ouvert.
Différentes catégories de
cellules peuvent être distinguées en fonction des molécules et des formes d’énergie
qu’elles échangent avec leur environnement.
Les cellules
chlorophylliennes présentent la capacité d’utiliser de l’énergie lumineuse
afin de synthétiser des molécules organiques à partir de molécules minérales.
L’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique (conversion
photochimique). L’étape clef en est un couplage photochimique impliquant
la chlorophylle.
Utilisant l’énergie
lumineuse comme source d’énergie, ces cellules chlorophylliennes sont phototrophes.
Elles font entrer
l’énergie dans la quasi-totalité des écosystèmes terrestres. Utilisant le CO2
en tant que source de carbone, elles sont autotrophes pour le carbone
L’entrée d’énergie dans
les autres cellules eucaryotes s’effectue directement sous forme
chimique. Ces autres cellules sont chimiotrophes. Utilisant des
molécules organiques pour produire leurs propres molécules organiques, elles
sont hétérotrophes pour le carbone.
Toutes les cellules, qu’elles soient photosynthétiques ou non, oxydent les molécules
organiques récupérant ainsi de l’énergie chimique pour produire de l’ATP.
Différentes formes de couplages sont mis en jeu (couplage chimiochimique,
chimioosmotique et osmochimique). Seule l’implication de couplages chimiochimiques
figure au programme.
L’ATP ainsi produit est
une forme d’énergie chimique utilisable pour toutes les activités cellulaires,
ceci grâce à différents types de couplages.
Par exemple, dans la
cellule musculaire, l’énergie chimique de l’ATP est convertie en mouvement ou énergie
mécanique grâce à un couplage chimiomécanique impliquant des protéines
motrices.
Supports pour
l’investigation
Typologie des activités
proposées :
[Hist] : Démarche
historique
[Exp] : Démarche
expérimentale
[Obs] : Démarche
d’observation
[Doc] : Démarche
documentaire
[Num] : Outils numériques
Comprendre l’entrée de
l'énergie lumineuse dans les systèmes vivants : la photosynthèse
Repérer le processus et
identifier les structures impliquées
[Hist] Suivi des marquages
isotopiques du carbone (CO2) afin de repérer son devenir.
[Exp] Suivi des échanges d’O2 et
de CO2 par ExAO (ou autres méthodes) afin de repérer le lien entre consommation
du CO2, production d’O2 et photosynthèse.
[Exp] Coloration par de l’eau
iodée de feuilles exposées ou non à la lumière durant plusieurs heures (expérimentation
sur des feuilles panachées, Coleus, Géranium) afin d’identifier le lien entre
besoin de lumière, de chlorophylle et synthèse d’une molécule organique :
l’amidon.
[Obs] Observation microscopique
de feuilles (coupe de feuille fraiche, feuille d’Élodée) afin de préciser la localisation
de la chlorophylle dans les cellules chlorophylliennes.
Innovations techniques [1]
Lampe halogène à hauteur réglable
Préciser les structures
cellulaires concernées et les molécules impliquées
[Doc] Observation
d’électronographies de chloroplastes afin de repérer leur microstructure.
[Doc] ou [Obs] Observation de feuilles
d’Elodée colorées à l’eau iodée au microscope optique afin de localiser la
synthèse d’amidon.
[Exp] Réalisation d’une
chromatographie d’un extrait de feuilles, sur papier ou sur colonne, afin de connaître
la nature de la chlorophylle brute.
[Exp] Réalisation d’un spectre
d’absorption d’une solution de chlorophylle brute afin de repérer ses propriétés
vis-à-vis de la lumière.
[Exp] Réalisation de spectres
d’absorption des pigments séparés par chromatographie afin de repérer la contribution
des différents pigments dans le spectre d’absorption total.
[Exp] ou [Doc] Étude expérimentale (ExAO)
de l’intensité photosynthétique en éclairant avec différentes radiations
lumineuses afin de déterminer l’efficacité photosynthétique des radiations
absorbées par les pigments.
[Num] Étude de la structure des
molécules impliquées dans le métabolisme (ATP, ADP, NAD, NADH) avec un logiciel de modélisation moléculaire pour
comprendre leurs propriétés.
Innovations techniques
Spectrophotomètre relié par USB [2]
Éclairage monochromatique sur lampe halogène à hauteur réglable
[3]
Amplificateur d’électrode avec utilisation d’un pH mètre en tant
que sonde à CO2 [4]
Enceinte cellulaire à miroir et éclairage LED [5]
Ampoules LED 16 couleurs et haute luminosité [6]
Dévoiler le processus
métabolique
[Hist] Étude de résultats
expérimentaux (Expérience de Gaffron), afin de repérer les modalités d’action
de la lumière sur le processus photosynthétique.
[Hist] Étude de résultats
expérimentaux (Expérience d’Arnon) afin de préciser la localisation de chaque phase
et la nature des molécules produites
[Exp] et [Hist] Expérimentation ExAO :
Expérience de Hill sur des thylakoïdes isolés afin de repérer les modalités du
processus photosynthétique à ce niveau d’organisation du chloroplaste ainsi que
celles de l’oxydation de l’eau en O2.
[Hist] Comparaison de potentiels
redox de couples redox mis en jeu. (Fe3+/Fe2+; O2/H2O ; R/RH2) pour repérer la
nécessité de l’apport d’énergie lumineuse afin de comprendre l’oxydation de
l’H2O en O2
[Hist] Étude de l’expérience de
Calvin et Benson afin de repérer les molécules dans lesquelles s’intègre le
carbone issu du CO2.
[Hist] Étude des expériences de
Bassham et Calvin (suivi du Ru1-5bisP et de l’APG lors du passage à l’obscurité
ou à un milieu sans CO2) afin de suivre le mécanisme d’incorporation du CO2.
Comprendre l'utilisation
de molécules organiques afin de récupérer de l'énergie utilisable : la
respiration cellulaire et la fermentation
Découvrir le devenir des
molécules organiques source d’énergie
[Exp] Étude du métabolisme de
parties chlorophylliennes et non chlorophylliennes d’un végétal en présence ou
en l’absence de lumière par ExAO afin de repérer les types cellulaires
concernés par le métabolisme respiratoire.
[Exp] Suivi du métabolisme chez
la levure en conditions aérobie et anaérobie avec caractérisation et dosage des
produits formés afin d’identifier le devenir d’une molécule organique substrat
: le glucose.
[Exp] Suivi de la fermentation
alcoolique d’une part et de la respiration d’autre part chez la levure en fonction
de la nature ou de la concentration en substrat, de la température, du pH, de
la disponibilité en O2 afin de déterminer les conditions d’une dégradation
partielle et complète des molécules organiques.
[Hist] Recherche documentaire sur
les découvertes principales de Pasteur à propos de la fermentation (en les
resituant dans leur contexte historique).
[Num] et [Doc] Recherche documentaire sur
les utilisations de la fermentation dans le domaine de l’agroalimentaire (vins, cidres, bières,
pains…).
[Exp] Modification des
conditions d’une fermentation (panification, production de bioéthanol…) afin de
comprendre les effets de l’environnement sur la réalisation des réactions métaboliques.
[Exp] Utilisation du modèle de
la bactérie lactique afin de repérer les spécificités de cette dégradation partielle
du substrat organique. [7]
Identifier les structures
cellulaires concernées et les processus métaboliques en jeu
[Doc] Observation comparée
d’électronographies de cellules de levures en aérobiose et anaérobiose afin d’interroger
les différences entre les organites les constituant.
[Exp] Mesure de l’efficacité
respiratoire de différents substrats chez la levure et sur des mitochondries isolées
par ExAO afin de repérer les modalités du processus respiratoire.
[Exp] [Hist] Transposition en ExAO de
certaines expériences historiques de Krebs sur des mitochondries isolées afin
de préciser le processus respiratoire, par exemple :
• Action du succinate,
malate, oxaloacetate : activation de la respiration.
• Action du malonate
(inhibiteur de l’oxydation du succinate en fumarate) : inhibition de la
respiration.
[Exp] [Hist] Utilisation de poisons
métaboliques afin de déterminer l’ordre d’intervention des complexes dans le fonctionnement de la chaîne
respiratoire.
[Exp] Extraction et dosage de
l’ATP (bioluminescence - luciférase) de levures placées dans différentes conditions
pour repérer et quantifier la production d’énergie par la cellule.
[Num] Étude de la structure des
molécules impliquées dans le métabolisme (ATP, ADP, NAD, NADH) avec un logiciel
de modélisation moléculaire pour comprendre leurs propriétés.
[Exp] Extraction et dosage par
bioluminescence de l’ATP de levures placées en aérobiose et en anaérobiose pour
quantifier comparativement la production d’ATP de la respiration et de la
fermentation.
[Exp] Réalisation d’un extrait
enzymatique de levures (possibilité de mutants) et caractérisation à l’aide d’une
galerie API afin de repérer la diversité des enzymes impliquées dans le
métabolisme.
Comprendre la
réalisation d'une activité cellulaire source d’énergie mécanique : la contraction
musculaire
Repérer l’énergie chimique
dont disposent les cellules musculaires
[Exp] Recherche d’ATP dans un
muscle de boeuf (steack) par bioluminescence (grâce au complexe luciférine –
luciférase) pour repérer sa présence et le doser par utilisation d’une
courbe-étalon. [8]
[Exp] Suivi de la contraction du
muscle gastrocnémien de lombric par un microkinétomètre avant et après ajout
d‘ATP afin de repérer sa nécessité dans la contraction. [9]
[Obs] Utilisation du modèle de
la cyclose de chloroplastes en présence / absence d’inhibiteur de la production
d’ATP (acide cyanhydrique) afin de relier utilisation d’ATP et mouvement.
[Doc] Étude de résultats
expérimentaux sur la tension de myofibrilles en présence d’ATP et d’un inhibiteur
de son utilisation (salyrgan) afin de repérer la nécessité de l’ATP pour la
contraction.
[Doc] Suivi de la concentration
musculaire d’ATP avant et après contraction afin de montrer le maintien de sa
disponibilité.
Identifier les
métabolismes permettant la mise à disposition d’énergie chimique aux cellules musculaires
[Doc] Étude de la variation de
l’intensité respiratoire au cours d’un exercice à l’échelle de l’organisme afin
de relier consommation d’O2 et énergie nécessaire à la contraction (cf
programme de seconde).
[Doc] Observation
d’électronographies de muscles. Comparaison de fibres musculaires lentes et
rapides afin d’identifier les ultrastructures cellulaires impliquées.
[Doc] Suivi chronologique de la
consommation de dioxygène afin de repérer les modalités de régénération de
l’ATP.
[Exp] Recherche et dosage du
glycogène musculaire afin d’interroger la présence de réserves énergétiques.
[Doc] Suivi des concentrations
en glycogène dans la cellule musculaire afin de repérer l’utilisation de réserves
énergétiques.
[Doc] Suivi des concentrations
plasmatiques en acide lactique au cours de l’effort pour repérer une fermentation
lactique au niveau musculaire.
[Doc] Suivi de la glycémie et
des pressions partielles en O2 et CO2 dans les artérioles et veinules au contact du muscle pour repérer la consommation
de glucose et les échanges gazeux à l’effort, témoins de la respiration.
[Doc] Comparaison des propriétés
des fibres rapides et lentes au cours de la contraction afin de les relier aux
différentes voies de régénération de l’ATP.
Dévoiler le processus de
conversion de l’énergie chimique en énergie mécanique
[Obs] Étude en microscopie
optique de muscle cuit ou cru dilacéré ou de coupes transversales et longitudinales
de muscle afin de repérer l’organisation structurale permettant la contraction
musculaire.
[Doc] Étude en microscopie
électronique de sarcomères dans une fibre relâchée ou contractée pour comprendre
leur déplacement au cours de la contraction
[Num] Animation montrant les
relations entre actine et myosine dans le cycle attachement / pivotement pour
préciser le rôle de l’ATP dans les interactions moléculaires au sein des
sarcomères et donc le couplage chimiomécanique.
Ressources documentaires
Bibliographie
- PRAT, Roger, Expérimentation
en biologie et physiologie végétales, Hermann, 2007.
Ouvrage récent de protocoles expérimentaux notamment sur les
pigments, respiration et fermentation, photosynthèse.
- HELLER, René, et al, Physiologie
végétale : Tome 1 Nutrition, Dunod, 2004.
- HOPKINS, Physiologie
végétale, De Boeck, 2006.
Ouvrages de référence en physiologie végétale.
- FARINEAU et al., La
photosynthèse : processus physiques, moléculaires et physiologique, Quae
éditions, 2011.
Ouvrage très complet et actuel sur le sujet.
- POL, Didier, Travaux
pratiques de biologie, Editions Bordas, 1994.
Protocoles expérimentaux.
- COSTILL, David, L. et
al., Physiologie du sport et de l'exercice, Nathan,2006.
Adaptations physiologiques à l’effort.
- FLANDROIS, Roland, et
al., Physiologie du sport, Masson, 2007.
Bases physiologiques des activités physiques et sportives.
- SALVIAT, Béatrice, et
al., Biologie-Géologie APBG n°2 p271, 1997.
La respiration du muscle broyé : expériences de Krebs transposées
pour l’ExAO.
- POL, Didier, Biologie-Géologie
APBG n°1 p93, 1994
Un outil pédagogique original : la bioluminescence.
- BIGARD, André-Xavier - Pour la science, N°276, 2000.
L'adaptation du muscle à l'entraïnement.
Sitographie
Pages présentant le matériel
d’expérimentation disponible chez les différents fournisseurs et des pistes d’activités expérimentales
(numéros entre crochets)
Pages d’accès aux
programmes du cycle terminal de la voie générale du lycée
http://eduscol.education.fr/pid23202-cid46522/programmes-du-cycle-terminal-de-la-voiegenerale.
html#serie_S%20term
Cours d’université sur la
photosynthèse
Banque d’images
pédagogiques CRDP Poitou Charente
Banque de schémas du site de l’académie de
Dijon, partie consacrée à l’énergétique dont dispositifs et résultats
expérimentaux .
Galeries API
Explications sur le
métabolisme, photosynthèse et chloroplaste.
Différents expériences sur
des mitochondries isolées (site en anglais)
Préparation de
mitochondries isolées
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article199
Protocoles sur
l’utilisation du pyruvate par les mitochondries (ExAO)
Utilisation de succinate
par les mitochondries (ExAO) et blocage par l’antimycine de la chaine respiratoire.
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article273
Utilisation des
fermentations en agroalimentaire
Les aliments fermentés
Informations sur le
bioéthanol
Les travaux de Pasteur
Texte original « Études
sur la bière » de Pasteur
Données sur le muscle et
la contraction musculaire
Animations et logiciels
Feuille de calcul simulant les expériences consistant à mettre des substrats ou des bloquants à une
préparation de mitochondries et à observer l'évolution de la teneur en O2 du
milieu afin de retrouver la chaîne respiratoire. L'élève saisit la quantité de
substance à mettre et le moment auquel il la met.
Informations sur les
levures, diverses expériences virtuelles
Plugin CHIME
Logiciel RASTOP
Librairie de molécules en
3D
Animations actine –
myosine du site de l’académie de Rennes
http://espace-svt.ac-rennes.fr/cartelec/cartelec_lyc/terminale_s/metabolisme/actine-myosine/actinemyosine.htm
|
- Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains : Atmosphère, hydrosphère, climats... du passé à l'avenir
- ou
- Thème 2 - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir.
|
- Thème 3 - Corps humain et santé : Glycémie et diabète
- ou
- Thème 3 - Glycémie et diabète
- Programme (BO)
- Présentation ac-Nantes sur Padmyst Google Drive
- Présentation ac-Rouen sur Padmyst Google Drive
- Ressources Eduscol
- Ressources Eduscol sur Padmyst sur Google drive
- Thème 3 Spécialité - Ressources - PDF Ressources Eduscol
- Thème 3 Spécialité - Présentation - Ac Rouen
- Thème 3 Spécialité - Présentation - Ac Nantes
- Réflexions - Ac Grenoble - Padmyst Google Drive
Thème 3 - Glycémie et diabète
Pistes d’activités envisageables
Autour de la notion d’enzyme
Origine alimentaire du glucose visant à faire émerger l’action des
enzymes digestives
La notion d’enzyme = catalyse biologique, spécificité
de substrat
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Concevoir et réaliser des protocoles
expérimentaux sur la digestion de l’amidon.
• Concevoir et réaliser des protocoles
expérimentaux sur la spécificité enzymatique.
|
•
Expériences sur la digestion enzymatique, la notion de spécificité et
l’influence de l’environnement :
◦ www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article30
|
Le mode d’action des enzymes par la recherche d’explication à la
spécificité de substrat = la nécessité d’un contact entre l’enzyme et son
substrat
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Réaliser un TP
ExAO de cinétique enzymatique (glucose, glucose oxydase).
|
•
Utilisation d’une chaîne ExAO
fr/html/peda/svt/catalase/accueil.htm#KLINK
◦ www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article120
◦ www-peda.ac-martinique.fr/svt/tpenzy2.shtml
|
Les modalités du contact Enzyme-Substrat : le complexe [E-S] (la
configuration tridimensionnelle d’une protéine enzymatique, le site actif, la
complémentarité 3D E-S)
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Visualiser et
comparer des molécules en 3D
|
•
Utilisation de Rastop, jmol…
◦ Échos
de la science : diabète et obésité : une enzyme clé (N° 320, 05/1999)
◦ Logiciel
de simulation pour visualiser les complexes enzymesubstrat
|
Autour des notions de régulation ou d’homéostasie
La
glycémie a une valeur globalement constante au cours de la journée malgré des
apports discontinus (repas, jeûne). Il y a nécessité de maintenir constant ce
paramètre (valeur réglée) pour le bon fonctionnement des cellules de
l'organisme.
Les effecteurs de la glycémie
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Localiser le foie
dans la circulation générale (notion : système porte hépatique)
|
•
Localisation anatomique foie-pancréas, coupes histologiques foie – pancréas à
différents grossissements :
|
• Réaliser les
expériences foie lavé, muscle lavé
|
fr/svt/serveur/lycee/iprnob/glycemie/html/protocole.htm
|
• Réaliser des
expériences de mise en évidence de
glycogène dans le foie (test à l'eau iodée)
|
•
Recherche du glycogène dans le foie :
•
Recherche du glucose et du glycogène dans le foie :
www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article108
|
• Réaliser une
préparation histologique de cellules hépatiques stockant glycogène
|
•
Localisation foie-pancréas, coupes histologiques foie-pancréas :
|
• Extraire et
exploiter des informations de textes
historiques :
Claude Bernard,
expérience d'hépatectomie.
|
• Un
catalogue de textes historiques (Claude Bernard) consultables en ligne
(Bibliothèque universitaire de l’université Paris Descartes) :
www2.biusante.parisdescartes.fr/livanc/?cote=extulyonun6030&do=cha
pitre
• Les
découvertes capitales du XXe siècle : du « principe »
antidiabétique à l’hormone transgénique…
|
• Exploiter des
documents montrant les principales voies métaboliques dans chaque tissu
|
|
• Mettre en
relation avec la spécificité enzymatique :
équipement enzymatique des cellules hépatiques, musculaires et
adipeuses.
|
|
• Calculer, à
l’aide d’un tableur, des bilans
hépatiques avec ou sans perfusion de glucose.
|
|
Les capteurs de la glycémie
Les messagers hormonaux entre capteurs et effecteurs
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Observer des
coupes histologiques de pancréas
|
•
Coupes histologiques pancréas sain et diabétique :
fr/photo/histo_ani/pancreas/histo_pancr.htm
|
• Exploiter un
texte historique sur l’hormone par Bayliss et Starling en 1905.
• Exploiter un
texte historique sur la découverte de l’insuline par l’équipe de Banting en
1921 (prix Nobel 1923)
• Exploiter des
tests d’immunofluorescence pour repérer cellules productrices d'insuline et
de glucagon.
• Exploiter les
expériences historiques de pancréatectomie (Von Mehring et Minkowski) +
greffe + injections d’extraits pancréatiques.
• Exploiter des résultats
expérimentaux de perfusions d’îlots de Langerhans par concentrations variables de glucose.
|
•
Fichier Excel montrant la relation entre la glycémie et le % de glycogène
hépatique après ablation du pancréas :
•
Schémas des expériences de Minkowski et Von
Mehring :
fr/site/spip.php?article416&id_document=897
fr/svt/serveur/lycee/gutjahr/molec3D/serveur_molec3d/ac
cueil_doss.htm
•
Mettre en évidence la forme d'une protéine pour aborder les relations
hormone-récepteur et faciliter l'approche de certains phénotypes diabétiques
: ww3.acpoitiers.fr/svt/ACTIVITE/JMC/INSULINE/Index.htm
|
Rôle des hormones sur les organes effecteurs
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Exploiter des
expériences d’autoradiographie pour repérer des tissus cibles de chaque
hormone.
|
•
Schéma bilan du rôle de l’insuline sur ses tissus cibles :
|
|
•
Effets de l’insuline et du glucagon sur le foie lavé :
www5.ac-lille.fr/~svt/svt/articles.php?lng=fr&pg=370
|
• ExAO pour mettre
en évidence le rôle de l'insuline sur les cellules musculaires.
|
• ExAO
- action de l’insuline sur les cellules musculaires :
fr/svt/act_ped/svt_lyc/prem/insuline/index.htm
|
Rétrocontrôle de type négatif et boucles hormonales antagonistes de
régulation
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Réaliser une
synthèse et construire les deux boucles de régulation antagonistes en cas
d’hypo et d’hyperglycémie.
|
•
Animations sur la régulation :
•
Création d’un modèle de régulation de la glycémie :
• Lien
Vensim ENS Lyon :
|
Autour des diabètes
Diagnostiquer le type d’un diabète
Idées pour la classe
|
Ressources
|
• Identifier les
symptômes variables suivant les types de diabètes
• Exploiter des
tests de glycémie à jeun et d’hyperglycémie retardée.
|
•
Service de diabétologie :
|
Autour du Diabète Insulino-Dépendant (DID) ou Diabète de Type 1 (DT1)
Idées pour la classe
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Ressources
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• Saisir des
données générales
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• Dossiers
de l’INSERM (« Inserm actualités ») Rubrique : «Alimentation, métabolisme
et nutrition. » Sous rubrique : « Diabète de type 1 (DID) »
dossiers-d-information/diabete-de-type-1-did
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Comparer des lames histologiques de pancréas afin de détecter une cause
possible de diabète
Idées pour la classe
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Ressources
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• Observer des
lames microscopiques en TP (DT1)
• Etudier des
photos de lames en ligne.
• Faire des
captures numériques et les insérer dans un logiciel de présentation ou de
traitement d’image.
• Suivant la
qualité des lames/des images, comparer le diamètre des îlots de Langerhans
voire évaluer le nombre de cellules contenues dans chacun d’eux.
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• The
Internet Pathology Laboratory For Medical Education (Images de
différents tissus normaux et pathologiques) :
•
Comparaison des coupes histologiques de pancréas d'un individu sain et d'un
individu diabétique à différents
grossissements
:
pancreas/compar/comp-loup.htm
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L’aspect multifactoriel du déclenchement du diabète de type 1
Idées pour la classe
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Ressources
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•
Étudier un exemple d'arbre généalogique dans une famille concernée par un
diabète de type 1 lié aux allèles DR3 et DR4 d'un gène du CMH pour estimer le
risque pour les enfants.
• Etude
d’une induction virale (entérovirus).
•
Réaliser un schéma fonctionnel.
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•
Enjeux méthodologiques de l’analyse de marqueurs génétiques dans les études
d’association de maladies multifactorielles :
•
Article du 18/03/2009 : Des virus à diabète? Des virus des intestins
semblent impliqués dans le diabète :
20887.php
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Autour du Diabète Non Insulino-Dépendant (DNID) ou Diabète de Type 2
(DT2)
Idées pour la classe
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Ressources
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• Saisir des
données générales
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• Dossiers
de l’INSERM (« Inserm actualités ») Rubrique : «Alimentation, métabolisme
et nutrition. » Sous rubrique : « Diabète de type 2 (DNID) »
dossiers-d-information/diabete-de-type-2-dnid
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• Utiliser des
données épidémiologiques sur le diabète de type 2 à l’échelle mondiale
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Contient
une carte interactive présentant des données épidémiologiques chiffrées. (démographie,
prévalence des diabètes, incidence des diabètes de type 1 chez les jeunes, accès à une base de données pour
2011, accès à des données prédictives pour 2030).
◦ Possibilité
d’afficher les seules données intéressantes ;
◦ Possibilité
de sauvegarder les cartes générées sous différents formats (Jpeg et Png).
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Origines génétiques et/ou environnementales du diabète de type 2
Idées pour la classe
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Ressources
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• Discuter des
origines génétiques et/ou environnementales des perturbations de l’action de
la mélatonine sur les cycles circadiens et par voie de conséquence sur le
diabète de type 2.
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•
Article du 29 janvier 2012 : résumé de l’article «Rare MTNR1B variants
impairing melatonin receptor 1B function contribute to type 2 diabetes»
ementary-information
•
Principes d’anatomie et de physiologie, Tortora & Grabowski, DeBoeck
Université, 3ème édition française, 2001. (p 628-629 = description du
fonctionnement de la glande pinéale et de son implication sur le
fonctionnement de la sécrétion de mélatonine entrainant la somnolence)
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• Discuter des
origines génétiques et/ou environnementales des perturbations de l'horloge
rythmant les activités de nos cellules durant le cycle jour-nuit.
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•
Article du 01 juillet 2010 : Le diabète : un dérèglement du sens du temps ?
l'horloge rythmant les activités de nos cellules durant le cycle jour-nuit
semble impliquée dans le déclenchement du diabète de type 2, la forme de
diabète la plus répandue.
du-sens-du-temps-25400.php
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• Discuter des
origines environnementales liées à des facteurs alimentaires.
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• Discuter des
origines génétiques à partir des
mutations touchant le gène du récepteur aux sulfamides, des molécules
augmentant la sécrétion de l'insuline
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Idées pour la classe
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Ressources
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Extraire des
informations de publications scientifiques simplifiées de niveau adapté aux
élèves pour :
• Réaliser un
schéma fonctionnel présentant l’aspect multifactoriel du déclenchement du
diabète de type 2 (carte heuristique).
• Mettre en
relation les causes d’un diabète de type 2 avec des pistes de traitement théoriques.
Remarque : les
notions présentées dans ces dossiers si elles sont proposées telles quelles
aux élèves peuvent nécessiter des travaux de recherche complémentaires pour
comprendre certains passages. Un bon exercice pour la préparation à
l’enseignement supérieur.
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•
Dossiers « Inserm actualités » (IA) Rubrique : «Alimentation, métabolisme et
nutrition. » Sous rubrique : « Diabète de type 2 (DNID) »
dossiers-d-information/diabete-de-type-2-dnid
Suivre
les 3 liens en bas de page vers les dossiers « Inserm actualités » menant
vers les articles suivants :
◦ Gènes
de prédisposition au diabète, une belle avancée! (IA n° 207,
novembre-décembre 2007, 21-28.)
◦ Dossier
diabète de type 2. IA n° 197, mars 2006, p. 9-27.)
Contenant
entre autre : Diabète - chronique d’une explosion annoncée- La cellule bêta,
cette familière inconnue - Du labo vers la clinique : une vraie continuité -
Génétique multifactorielle et génomique fonctionnelle.
◦ Le
diabète de type 2, juste un problème de
périphérie ? (IA n° 197, mars 2006, p. 32-34)
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Autre diabète
Idées pour la classe
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Ressources
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• Comparer des
séquences de gènes impliqués dans un diabète de type MODY (Maturity Onset
type Diabetes of the Young)
◦ Diabète ni de type
1 ni de type 2, monogénique avec transmission autosomique dominante de
survenue précoce et
non insulinodépendant au début.
◦ Pour le diabète
MODY2, implication du gène de la glucokinase, enzyme impliquée dans la
phosphorylation du glucose intracellulaire, 1ère étape conduisant au stockage sous
forme de glycogène.
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Fichier
diabete.edi, utilisable avec ANAGENE et contenant :
◦ ADN
brin non transcrit glucokinase humaine « sauvage »
◦ ADN
brin non transcrit glucokinase humaine « mutation non sens sur la glucokinase
»
•
Département « Génomique et maladies métaboliques » de « Institut Pasteur de
Lille - Institut de Biologie de Lille » équipe spécialisée dans les
recherches sur les diabètes et dirigée par le Pr Froguel :
www-good.ibl.fr
(voir le Volet « Grand public »)
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• Inventer des dialogues,
effectuer des jeux de rôles entre un patient diabétique de type 2 et son
médecin qui le conseille sur son mode de vie.
• Créer une
campagne de prévention.
• Faire venir en
classe des professionnels de santé (infirmière ou médecin scolaire ou
nutritionniste) qui permet de travailler sur la restitution, les prises de
note …
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et-traumatismes/Diabete
•
Département « Génomique et maladies métaboliques » de « Institut Pasteur de
Lille - Institut de Biologie de Lille » équipe spécialisée dans les
recherches sur les diabètes et dirigée par le Pr Froguel :
www-good.ibl.fr
(voir le Volet « Grand public »)
|
Bibliographie
Livres
-
IDELMAN, Simon. Endocrinologie - Fondements physiologiques.PUF,1990.
-
HAZARD, J. et ., PERLEMUTER, L. Abrégés endocrinologie. Masson, 1978
-
HENNEN, G. Biochimie 1er cycle. Dunod, 2006.
-
RIEUTORT, A. Physiologie animale: les grandes fonctions, tome 2. Masson,
1986.
-
MARIEB, A. Anatomie et physiologie humaine. De Boeck
-
RICHARD, D. et ORSAL, D. Neurophysiologie - organisation et fonctionnement
du système nerveux. Dunod, 2007.
-
RICHARD, D. et CHEVALET, P. La notion de régulation en physiologie.
Université collection 128 : Nathan, 1999.
-
CALVINO, B. L’introduction à la physiologie, cybernétique et régulations.
Belin, 2003.
-
HATEM, J, HERVE, J-C. Régulation de la glycémie. Hâtier, 1983.
-
KRUH, J. : Biochimie, vol II Métabolismes. Hermann, 1989.
-
BEAULIEU, KELLY Hormones. Hermann, 1990.
-
PELMONT, J. Enzymes, catalyseurs du monde vivant. EDP Sciences,1995.
-Cinétique enzymatique. Collection Grenoble Sciences, 2012.
Revues
Pour la Science
- PLS n° 155 : « le développement du diabète »
- Un nouveau diabète de l’enfant : septembre 2006
- Le diabète du bébé : janvier 2008
- Diabètes thérapie par les cellules souches : mars
2008
- Diabètes d’alpha à beta : septembre 2008
- Diabètes un excès d’énergie : septembre 2010
- Un diabète d’origine maternelle : août 2011
Dossiers Pour la Science
- Les maladies émergentes : le diabète insulino-dépendant.
PLS, octobre 1995
- N°437 - 01/2010 - Détourner des cellules pour
soigner le diabète
- N°388 - 07/2005 - L'insuline, déclencheur du diabète
- N°418 - 04/2008 - Ces vaches qui fabriquent des
médicaments
- N°418 - 04/2008 - Soigner le diabète par une greffe
dans le bras »
- N°440 - 04/2010 - Vers un pancréas artificiel.
Autres articles de revues scientifiques
-
CLOS, Jean et MULLER, Yves. Les réponses de l’organisme aux contraintes
énergétiques ou la régulation de la glycémie revisitée. APBG, 2002 n°1,
p. 143
-
Diabète et obésité : une enzyme clé. Échos de la science, N° 320,
05/1999.
Sitographie
Ressources
des sites académiques
- Sur le site SVT de l’académie de Rennes :
Contenu : présentation
de microphotographies histologiques de pancréas, diabétique ou non, à
différents grossissements.
Sites
de ressources scientifiques
- Site de l’Inserm :
Contenu : accès
à des dossiers thématiques sur les diabètes et d’autres thèmes autour du
métabolisme et de la nutrition. (Remarque : pour chaque chapitre, en bas de
page, de nombreux liens connexes au thème sont proposés)
- Site de l’Institut de Veille Sanitaire :
Contenu :
dossier thématique présentant le programme de surveillance épidémiologique du
diabète de l’Institut de veille sanitaire. Il contient des informations
générales sur le diabète et détaille les principales caractéristiques du
diabète (fréquence, complications, mortalité, qualité de la prise en charge
médicale, qualité de vie…). Dans chaque sous-partie du dossier diabète, une
brève description est proposée ainsi que des liens vers des diaporamas, des
articles ou des sites internet proposant d’autres informations ou des
compléments d'informations.
- Site du département « Génomique et maladies
métaboliques » de « Institut
Pasteur de Lille - Institut de Biologie de Lille » dirigé par le Pr
Froguel Philippe :
www-good.ibl.fr
Contenu : un
site riche avec un volet « Grand public » qui contrairement à ce que son
intitulé laisse penser présente de nombreuses données scientifiques de bon
niveau en lien avec le diabète.
- Sites pour approfondir les notions scientifiques sur
les enzymes :
Contenu : un
cours sur la catalyse enzymatique.
- Site Vie (Université Pierre et Marie Curie- Paris
6):
Contenu :
dossier thématique « cybernétique et physiologie », par Gilles Furelaud et
Bernard Calvino (Ecole supérieure de physique-chimie industrielle de Paris)avec
un item homéostasie et cybernétique.
Voir
aussi le complément : « Sous le terme rétroaction, désigne-t-on toujours la
même chose ? », article de Jean-Claude Hervé avec trois exemples dont celui de
la régulation de la glycémie.
Sites
d’animations ou d’exercices en ligne
- Sur le site de l’académie de Nantes :
Contenu :
animations de schémas permettant de comprendre le fonctionnement d’un système
de régulation (choix possible : glycémie directe).
- Sur le site de l’académie de Créteil :
Contenu : une
animation très complète sur le rôle du foie dans la régulation de la glycémie,
par Laurent Martorell, professeur de biochimie
Logiciels
- Logiciel « Glycémie » (par François TILQUIN).
Contenu : Ce
logiciel n’est qu’un modèle, et doit être utilisé en tant que tel. Cependant
l’aspect dynamique et la complexité peuvent être abordés par le logiciel. Les
acteurs de la régulation et le fondement d’une autorégulation sont les aspects
fondamentaux que l’on peut aborder grâce au logiciel. »
- David ou l'éducation du malade diabétique. Editions
: P.W.A
Contenu : Des
connaissances de base sur le diabète et sur l'alimentation du diabétique. Le
métabolisme des glucides. Qu'est-ce que le diabète. Pourquoi s'alimenter ? Les
nutriments. Comment s'alimenter, Diététique et diabète. Théorie et pratique de
l'insulinothérapie. Les hypoglycémiants oraux. L'auto surveillance du diabète.
L'autocontrôle du diabète. La céto-acidose. Les hypoglycémies. Grossesse et
diabète. Les complications.
- Logiciel ModSim Glycémie.
Contenu : ModSim
Glycémie traite de la régulation de la glycémie par les hormones pancréatiques.
Il permet la construction par l'élève d'un modèle fonctionnel et sa validation.
L'élève sélectionne les éléments du modèle (foie, pancréas, intestin, muscles,
rein, cellules nerveuses, cellules adipeuses, autres cellules) et détermine ses
propriétés. Le modèle est ensuite éprouvé par confrontation avec des données
expérimentales (ablations, test d'hyperglycémie provoquée...).
- Site du Logiciel de modélisation VENSIM PLE:
Contenu : Vensim
est un logiciel de construction de modèles à compartiments. Il permet de
construire des modèles (les outils pour construire les compartiments,
déterminer les variables et visualiser les différents flux sont faciles
d’utilisation)et c’est aussi un outil de simulation.
Une
équipe de l’académie de Toulouse propose de créer le modèle de régulation de la
glycémie :
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TS 2013 - En vrac
2012 - 2013
TS 2012 - Divers 2011 - 2012
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SVT Visionneuse LibMol 4 Comparaisons de Molécules possibles Lien : https://view.genial.ly/5a05bb3421cf3624787045d3 A voir aussi : Visualis...
