Questions d’actualité en classe

La question est toujours la même cette semaine : comment argumenter que les cellules , premiers éléments structurant propres au vivant sont, de ce fait, une preuve à son origine commune ? Cette argumentation prends du temps. Effectivement elle nécessité d’utiliser des outils scientifiques, techniques et de communication, non encore abordés au cours de l’année : à l’observation microscope, la préparation à cette observation et à la représentation de celle-ci par le dessin.

La semaine dernière a permis d’évaluer la réalisation du dessin d’observation. Cette semaine, après 2 séances d’apprentissage sera l’occasion d’évaluer la capacité à réaliser une préparation microscopique et à utiliser le microscope en plus de permettre l’observation d’un nouvel organisme (et donc un nouveau type cellulaire) : l’euglène, algue chlorophyllienne.

1/2 heure pendant lesquelles je passe d’un élève à l’autre afin de les évaluer, chacun m’interpellant en fonction de ce qu’il a déjà réalisé. Tenant compte ainsi des instructions données par un protocole : 1/Réaliser la préparation microscopique; 2/Observer au faible grossissement; 3/Observer à un grossissement “400″; 4/Ranger son matériel.

La suite de la séance de récapituler ce qui a été vu en observant ces types cellulaires. Bien sût le tableau est l’outil scientifique adapté pour représenter de façon synthétique ces faits exprimés pour l’instant sous forme de dessins d’observation. Mais étrangement, alors que l’utilisation du tableau a été plusieurs fois abordée, les élèves peinent à proposer cet outil de communication de synthèse. Pour eux, il me semble associé à la nécessité d’y faire figurer des mesures. Peut-être parce qu’en début d’année c’est ainsi qu’il a été utilisé bien que son intérêt pour mener des comparaisons ait été le point d’entrée. Règne animal et végétal, unicellulaires et pluricellulaires et organisation de cette unité de structure qu’est la cellule figurent ainsi dans un tableau qui à la fois souligne l’unité du vivant et ainsi argumente son origine commune, et sa diversité. Sa lecture constituera le bilan de la séance.

Quelques types cellulaires non observables au microscope optique seront abordés au travers le microscope électronique en projetant des diapositives…Il est question des Procayotes et des Eucaryotes.

On se revoit vendredi, cette fois -ci pour une évaluation. La 6ème de l’année. A l’ordre du jour le texte descriptif et explicatif à partir de connaissances acquises au cours des dernières semaines sur l’ADN et la construction d’une argumentation à partir de deux sources d’informations, l’une documentaire (expérience et ses résultats) , l’autre de connaissance. Une évaluation s’appuyant sur des raisonnements du même type menés au cours des dernières semaines et moins difficile que celui qui avait été proposé précédemment qui évaluait la capacité à mener une démarche explicative à partir de connaissances et d’informations. Une difficulté toutefois : le niveau moléculaire et cellulaire de l’expérimentation proposée, celle de Hershey et Chase  C’est par ici.

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L’observation de tissus animaux et végétaux pluricellulaires ont permis d’observer la semaine précédente qu’ils sont constitués de cellules possédant des caractéristiques communes. La démarche comparative n’a pas encore été menée.

Aujourd’hui ces observations à visée comparative sont poursuivies, toujours dans le but d’établir et de présenter des arguments à une origine commune du vivant, de tous les êtres vivants dans leurs diversité, mais aussi, voire surtout, afin d’approfondir des compétences propres à l’observation en sciences expérimentales à savoir : “Réaliser une préparation microscopique”, “Utiliser un microscope” et “Représenter une observation par un dessin”. Compétences que nous n’avions pas eu encore l’occasion, au cours de cette année, de mettre à l’apprentissage. D’ailleurs, ici la succession de deux séances permet d’instaurer une progressivité dans leur acquisition ou leur approfondissement - elles ont déjà été étudiées au Collège.

La séance débute par la confrontation des dessins d’observation réalisés lors de la séance précédente. Chacun affiche sa réalisation. Il est possible d’en discuter et de relever ce qu’il est nécessaire de faire et de bien faire pour réaliser ce dessin qui est l’outil de communication de l’observation naturaliste et qui nous servira pour nos comparaisons. L’un des dessins réalisé au cours de la séance du jour pourra ainsi être évalué. Pourra aussi être évalué l’utilisation du microscope dont il a été question lors de la séance précédente. L’ensemble de ces informations sont consignées dans le cahier de compétence renseigné depuis le début d’année scolaire.

Une diversité de cellules est alors proposée à l’observation. Des cellules d’un organe d’un organisme pluricellulaire : la feuille d’élodée. Des cellules d’organismes unicellulaires : la levure (champignon) et la paramécie (protozoaire). Toutes ces observations nécessitent la réalisation de préparations microscopiques. L’occasion de formaliser la succession des gestes techniques à accomplir pour réaliser chacune d’entre elles et finalement pour réaliser tout préparation de façon générale. Là encore le cahier de compétences sert de support afin de consigner ces connaissances.

Le travail technique peut commencer, l’observation peut suivre, sa présentation peut ensuite être réalisée. Chacun à son rythme. Les élèves s’étonnant que l’1h1/2 est déjà écoulée… “Ah Monsieur, j’aime bien quand on observe au microscope”. Oui, oui mais n’oubliez pas de les mettre en “position garage quand vous avez terminé” !

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Deuxième semaine, à nouveau une recherche d’arguments scientifiques. La systématisation des tests génétiques globaux à des fins médicales est-il pertinent scientifiquement ? Autrement dit, l’identification d’un gène défectueux permet-il d’en déduire une conséquence phénotypique obligatoire ? Au niveau moléculaire, ceci revient à s’interroger sur : comment un gène défectueux est-il à l’origine d’une protéine défectueuse ?

Il est indispensable de maîtriser ce qu’est un gène. Le programme de seconde a permis de l’aborder. Le gène : une structure mais aussi un fragment moléculaire. Fragment d’ADN. Succession de nucléotides. Il est aussi indispensable de maîtriser ce qu’est une protéine. L’étude du premier thème, relatif à l’alimentation, a permis de traiter de son organisation : une succession d’acides aminés. Cette succession définissant sa forme et son rôle. L’altération de celle-ci les modifiant.

Ces points retravaillés dans l’échange permettent alors d’envisager que si une altération protéique est constatée alors une altération du gène doit aussi l’être dans la mesure ou l’un dépendant de l’autre. Qu’en est-il ? La comparaison d’une séquence d’acides aminés d’une protéine normale et d’une protéine alternative avec les gènes respectifs à l’origine de leur existence permet alors de fonder, ou non, ce lien. L’occasion d’argumenter à partir de la comparaison de représentations d’objets du niveau moléculaire. Une tâche menée par les élèves individuellement nécessitant de réutiliser les connaissances méthodologiques pertinente pour conduire une telle démarche.
Reste que repérer une corrélation entre les séquences d’acides aminés et nucléiques relatives à un phénotype ne suffit pas à déduire un lien de causalité entre un gène et une protéine. Pour le moins, l’identification d’une articulation permettant de passer de l’un (le gène) à l’autre (la protéine) s’impose pour fonder davantage cette preuve d’une relation pouvant autoriser à identifier l’un (toujours le gène) pour connaître l’autre (bien sûr la protéine). Autrement dit : comment le gène est-il à l’origine d’une protéine ? L’observation comparée des séquences permet de repérer le code de correspondance : le code génétique.

Un voyage d’1h30 dans l’espace moléculaire qui aboutit à la pertinence de repérer le gène pour connaître le caractère… L’un détermine l’autre… Serions nous ainsi prédéterminés ? En tout cas connaître tous les gènes par des tests semble, à ce stade de la réflexion, pertinent scientifiquement pour identifier une maladie génétique. A suivre…

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Enfin, dernière séance menée cette semaine, après deux semaines de vacance.

Deux semaines de vacance et donc forcément, pour moi comme pour les élèves, la nécessité de revenir sur la cohérence de la problématique que nous avons commencé à traiter. On pourrait essayer de la reconstruire… mais sa complexité est réelle. Mieux vaut, me semble-t-il, la présenter sous une forme schématisée, l’organigramme, tout en la discutant à nouveau. Voila, ça se présente comme ça :

L’ADN est donc une molécule universelle. L’étude comparative de divers êtres vivants permet de l’illustrer. Reste à s’interroger sur les cellules, ou plutôt à illustrer ce qui est pressenti par tous, à savoir que les cellules sont l’élément fondateur de tout organisme vivant.

L’observation s’impose. Microscopique bien sûr. L’occasion de revenir voire pour certain d’aborder, l’utilisation du microscope. Un apprentissage à une tâche technique nécessitant précision, méthode et respect du matériel. L’occasion aussi de traiter d’un mode de représentation utilisé par les scientifiques naturalistes : le dessin d’observation et de le distinguer de ce qui a déjà été vu, le schéma et le croquis. Pour ce qui est du premier de ces apprentissages un échange avec la classe permet de revenir sur les critères et les consignes de l’utilisation de ce moyen d’observation. Pour ce qui est du second, les dessins réalisés serviront lors de la prochaine séance pour identifier à nouveau les conditions de sa réussite.

Il s’agira de comparer deux tissus, l’un animal (l’épithélium épidermique d’un triton), l’autre végétal (l’épiderme interne de l’écaille d’oignon). Pour le second une préparation microscopique s’impose. Elle fait partie de cet apprentissage à l’utilisation du microscope qui doit intégrer la compréhension des caractéristiques de l’objet pour qu’il soit observable.

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Je rattrape toujours mon temps perdu…

Qui dit “irréversibilité” de la destruction de la biosphère, maintenant définie comme étant celle des espèces mais aussi celle des individus et des gènes, dit prise en compte du facteur temps. La destruction de la biodiversité serait-elle irréversible parce qu’ existant d’emblée, finie, elle ne peut être renouvelée ou parce que résultant d’un processus lent et hasardeux le temps humain ne peut permettre de la voir se renouveler d’une part et à l’identique d’autre part ? La question est un peu complexe je l’avoue mais elle me semble incontournable. Qu’en était-il donc au cours des temps géologiques de cette diversité actuelle…et au début de la vie sur Terre…”Au début la vie sur Terre ce n’était que des bactéries vivant dans l’eau” affirme un élève. En validant dans les grandes lignes cette affirmation et en en tirant la conséquence, à savoir que l’origine de la diversité du vivant serait alors commune, il paraît alors clair que l’irréversibilité est une réalité si est pris en compte l’échelle de durée de l’humanité.

Mais pas si vite ! Ce raisonnement ne peut tenir que 1/si cette origine commune du vivant peut être argumentée et 2/si un processus de diversification génétique au cours des temps géologiques peut être identifié. C’est tout l’enjeu des prochaines recherches que nous allons mener.

L’identification de caractéristiques communes à tous les être vivants est donc entreprise pour argumenter cette origine commune…”tous les êtres vivants respirent” notent les élèves “tous se nourrissent”. Il est question ici des processus vitaux…mais qu’en est-il de l’organisation de ces organismes ? Quelqu’un note que si on a parlé de biodiversité des espèces due à une biodiversité génétique alors le fait que ces gènes soient présents dans tous les organismes est un réel indice. Banco ! Reste à démontrer, à étayer l’argument en l’illustrant. Avant cela il est quand même question des cellules, bases de l’organisation des êtres vivants…on l’abordera plus tard.

Opération compétences expérimentales et techniques au cours de cette séance. Il s’agit d’argumenter en montrant que dans des organismes différents il est possible d’identifier de l’ADN. C’est l’occasion de suivre un protocole expérimental, de procéder étape par étape, dans une succession de gestes soignés et précis avec le souci de maintenir aussi propre qu’avant la manipulation le plan de travail. L’approche de la dimension technique de notre discipline. C’est l’occasion aussi de réfléchir sur la façon de représenter les résultats obtenus de cette comparaison entre l’oignon et le choux-fleurs : le tableau bien sûr, outil par excellence des comparaisons. Etrangement ça n’a pas paru évident aux élèves. Peut-être parce que jusqu’à présent le tableau a servi à exprimer des mesures chiddrées alors qu’ici il s’agit de résultats expérimentaux relevant de l’observation. Comme quoi un outil peut ne pas paraître pertinent dans un nouvel usage. Perversion du rôle de l’outil de communication … Vigilance donc dans l’apprentissage pour éviter ces perversions liées à l’habitude.

Fin de séance, juste le temps de proposer de conclure, pour la séance prochaine, sur l’universalité de la molécule d’ADN à partir de ces données et d’autres portant sur le % respectif d’ADN dans les molécules d’ADN d’organismes tels une bactérie, le blé et l’homme. Une argumentation croisée entre des sources documentaires et une définition donnée de la molécule d’ADN.

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Pour diverses raisons, j’ai pris un peu de retard dans la rédaction de ce carnet de bord. Je vais donc faire un condensé des deux séances qui se sont déroulées après mon précédent article.

La question est donc de comprendre de comprendre, selon les mots de Nicolas Hulot, “l’irréversibilité” de la destruction de la biodiversité. Passage obligé : s’interroger sur cette biodiversité repérée comme étant celle des espèces animales et végétales; quel est son fondement biologique ?

La diversité des gènes et des génomes a été avancée. Reste à savoir comment cette diversité peut déterminer, pour partie au moins, la diversité des espèces. Autrement dit, en quoi un gène est-il à l’origine d’une information dont la diversité, liés à la diversité des gènes, est source des caractéristiques d’une espèce. La recherche a été entreprise à partir des acquis de 3ème. Le gène : une structure… partie intégrante d’une autre structure : le chromosome. Oui mais si la matière est constituée d’atomes organisés en molécules constitutives de nos cellules qu’est alors le gène dans cette organisation ? Fragment d’ADN. OK ! La diversité des gènes est donc la diversité des fragments d’ADN… Bref nous ne sommes pas plus avancé. Cette information ne nous donne pas la réponse à la question du fondement biologique de la diversité.

Il est décidé d’aller plus loin. C’est à dire de rechercher si l’organisation des atomes constituant cette molécule ne peut être le siège d’une diversité. C’est l’occasion de l’utilisation d’un logiciel de simulation spatiale des molécules (Rastop) dont des fragments d’ADN en vue de construire une schéma de l’organisation de notre molécule d’ADN (les deux compétences abordées ce jour). Comment s’y prendre ? L’idée est de partir de l’identification des atomes et progressivement de repérer leur agencement. C’est ainsi que progressivement sont identifiés des regroupements d’atomes régulièrement répétés selon une suite aléatoire : les nucléotides. Des regroupements qui entre les deux brins manifestent une position non aléatoire cette fois ci : la complémentarité des nucléotides. Cette séance se termine sur la connaissance de la molécule d’ADN.

La suivante va permettre de revenir à cette question encore non résolue, celle du fondement biologique de la diversité des espèces…une diversité génique est-elle possible et sur quel fondement ? La succession des nucléotides ? Reste à en avoir la preuve ? La discussion, dont je ne me souviens plus le cheminement exact permet d’arriver à la nécessité de comparer des caractères différents et de voir si, corrélativement, les gènes qui les déterminent sont eux aussi différents…différents par leur succession de nucléotides appelée séquence. Retour donc à une argumentation simple…en fait pas si simple que cela car le niveau moléculaire qu’elle met en jeu en relation avec le niveau cellulaire ou macroscopique nécessite un enjambement intellectuel : le changement de dimension spatiale. Travail individuel des élèves, évaluation de la capacité de chacun à résoudre ce type de question, identification des difficultés, conseil personnalisé… la démarche type d’apprentissage ou d’approfondissement de ceux-ci, piloté par le professeur.

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C’est la question que j’ai soumise, au cours des deux semaines qui viennent de s’écouler à mes élèves de Premières L. Qu’en pensez-vous ? Je dois dire que les échanges ont été assez policés et que j’ai du apporter la contradiction et pousser aux questions. Cette entrée déjà expérimentée avec mes élèves de ES avaient suscité, alors, une véritable polémique. Beaucoup d’opposition de principe et une argumentation proposant des alternatives ou faisant état des maladies génétiques avaient permis de problématiser avec efficacité. J’y reviendrais.

Avant de la soumettre, à un des groupes j’ai proposé d’abord le titre du thème “Phénotype, génotype et applications biotechnologiques”. Fou rire de deux élèves, effrayées par ce qui pouvait les attendre derrière ces termes nouveaux et étranges. “Bon, on va laisser de côté un temps ces sciences qui font si peur”. Faut-il généraliser les tests ADN pour mieux prévenir et soigner les maladies génétiques ? C’est déjà plus clair, plus concret !

Alors, allons-y, je vais faire ici appel à ma mémoire. Je n’ai pas enregistré l’échange comme je l’avais fait avec mes élèves de seconde sur le changement climatique. Premières interventions : “c’est bien, ça permettra de soigner” ,  “non, les discriminations deviendront possibles si certains, mal intentionnés, voulaient accéder à ces tests”. Pour autant “le test de séropositivité au VIH est mené et il n’entraîne pas de dérive, des précautions sont prises”. “Oui, mais, en plus, il n’est pas systématique… et ça change tout !”. Autre intervention : “peut-on vivre avec l’information selon laquelle on pourra peut-être déclarer telle maladie”. “Il faudrait que chacun dise, avant tout test s’il est d’accord”. “Alors, il faut éviter le test au moment de la naissance : le bébé ne peut pas choisir”. Ah ! le bénéfice peut ne pas être aussi net que cela. Bienfaisance ou malfaisance ? La liberté doit être respectée, l’autonomie des personnes en quelque sorte. Voilà des principes éthiques. Mais scientifiquement et médicalement est-ce que cette proposition de test tient la route ? . “Oui médicalement bien sûr, on pourra ainsi conseiller un régime particulier à une personne pour éviter que la maladie génétique ne se développe. Cela pourrait être le cas des maladies cardio-vasculaires.” Certes mais pourquoi ne pas prendre pour préalable une hygiène de vie en particulier en ce qui concerne son alimentation ? Et quelqu’un d’ajouter, “et si les maladies génétiques dépendent d’autres facteurs est-ce que la généralisation des tests est pertinents au regard des incertitudes ? ” V oilà que la science doit nous éclairer ! Elle doit nous éclairer aussi parce que si on ne fait pas de test génétique vu l’incertitude, vu les conséquences sociales ou psychologiques que ceux-ci peuvent avoir,  il serait quand même intéressant de pouvoir agir précocement sur ces maladies surtout si on sait les soigner.

D’autres tests ne sont-ils pas possibles ? Autrement dit d’autres indices de la maladie avant quelle ne se “déclare” ne peuvent-ils pas être repérés ? Et d’ailleurs comment elle se “déclare” ? “C’est pas si simple, certains portent le gène et ne sont pas malades alors que d’autres le sont”. On atteint ainsi la strate scientifique, le dessous des cartes peut devenir accessible : la notion de phénotype, après avoir comparé les caractéristiques de maladies génétiques, moyen de savoir comment les détecter autrement ; leur déterminisme, une histoire de génotype et d’autres facteurs ; mais aussi une des caractéristiques du vivant, son unité, en s’interrogeant sur la possibilité de “soigner le gène” si sa connaissance et son repérage deviennent possible.

Le premier point est traité ce jour dans la foulée  : comment identifier une maladie génétique avant qu’elle ne se déclare afin de pouvoir la soigner ? Quels indices peut-on repérer ?   Une lecture de textes relatifs à trois maladies. L’identification de caractéristiques communes. La construction d’un outil scientifique pour les exprimer : le tableau à double entrée bien sûr ! (Après l’élaboration d’argumentation orale c’est la compétence travaillée aujourd’hui… et quand vous faites un tableau n’oubliez jamais le titre). La notion de phénotype est déclinée au niveau moléculaire, cellulaire et macroscopique avec une “grosse” question soulevée par une des élèves. “Mais où sont les molécules dans les cellules? ” Echanges ! On passe par les atomes, on revient à la cellule, la présence de molécules uniquement dans le noyau est débattu… Finalement ouf, on se met d’accord la cellule est constituée PARTOUT de molécules.

Et finalement le lien de causalité entre le niveau moléculaire, à chaque fois des protéines, et les niveaux d’organisation supérieure permet  de trouver à quel niveau les tests pourraient être effectués : le niveau moléculaire. Ce lien est loin d’être évident pour les élèves. Il a été débattu à partir de la recherche du test possible. Il faut vraiment comprendre  ce lien de causalité pour adhérer à la pertinence du test biochimique. Pas si facile. C’est d’ailleurs une des notions du programme.

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Bonjour,

Après le changement climatique (si vous n’avez pas lu ma chronique au quotidien sur le plone de l’INRP, c’est aujourd’hui lisible ici) voilà la nouvelle question que je traite avec mes élèves de seconde. La biodiversité est menacée… comment sensibiliser les citoyens de la Terre ?

Une entrée en matière : le choix de la Présidence de la République en février 2007, lors du sommet international qui s’est tenu à Paris sous l’intitulé “Pour une gouvernance écologique mondiale” présidé par M Jacques Chirac.

Le moins qu’on puisse dire c’est que les réactions de mes élèves n’ont pas été unanimes pour défendre ce mode de sensibilisation. Je vous laisse lire leurs commentaires… Le débat est vite passé de la discussion sur cette forme de sensibilisation, faisant appel à l’affectif et l’émotionnel, à des propositions alternatives allant jusqu’à proposer de faire une autre vidéo plus convaincante.

Qu’exprimer, alors, si ce type de message “porte plutôt à la passivité face à la catastrophe en cours” selon les termes d’une élève, certains proposent une sensibilisation plus violentes et catastrophistes, d’autres une sensibilisation au plus proche de leurs préoccupations, de ce qui les touche, de leur environnement direct… pour ma part je propose de faire le choix des sciences, de l’explication scientifique. Sans doute faut-il utiliser tous les moyens possibles pour toucher le plus grand nombre de personnes.

Eh oui, les uns et les autres, sensibilisés disent combien le sujet est urgent. Nicolas Hulot note ainsi, à cette Conférence de Paris, que “chacun d’entre vous sais, je n’ai pas à vous faire offense, que chaque espèce qui disparait est un préjudice irréversible et inestimable”. IRREVERSIBLE ? Qu’est ce que cela veut dire ? Selon le Petit Robert “qui ne peut se produire que dans un seul sens, sans pouvoir être renversé” Pourquoi la destruction de la biodiversité serait-elle irréversible ? Si tel n’était pas le cas, il n’y aurait pas de problème ? La problématique est lancée. Impasse pour les élèves. Allons y progressivement.
Interrogeons la biodiversité. Qu’est ce ? En première approche c’est la diversité des espèces et des individus au sein de la biosphère. Quelle explication à ces différences entre les espèces ? “Le temps, l’évolution” s’aventurent certains… les gènes pensent d’autres. On devra effectivement aborder les deux origines : temporelles et fonctionnelles.

Commençons par les gènes qu’est-ce ? Il est question de chromosomes, de noyau, d’ADN…Une recherche est à mener en commençant d’abord par les acquisitions de l’an passé et à partir d’un article sur la découverte de l’ADN publié en 2003, 50 ans du nobel oblige, par le journal Libération .. Une histoire à 4 acteurs… certains ont découvert la molécule et n’ont pas été récompensés, d’autres ont été géniaux et ont eu le Nobel et une femme… pas grand chose pour cette femme, décédée avant d’être récompensée et surtout reconnue.

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