avr 30
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” !
avr 27
Deuxième semaine, à nouveau une recherche d’arguments scientifiques. La systématisation des tests génétiques globaux à des fins médicales est-elle pertinente 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 informative 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 la configuration spatiale et le rôle de la protéine. L’altération de cette configuration le 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 dépend 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 pertinentes 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…
avr 27
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.
avr 26
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.
avr 26
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.
Compteur