Questions d’actualité en classe

Quelle est l’origine de cette biodiversité des espèces, repérée comme étant une biodiversité génétique ? C’est toujours la question qui nous occupe, tel un passage incontournable, pour mieux comprendre son irréversible destruction, proclamée, je vous le rappelle, par Nicolas Hulot lors de la Conférence sur la gouvernance écologique qui s’est tenue à Paris en 2005 .

La démarche qui va être menée aujourd’hui si elle empreinte sa logique à la démarche scientifique expérimentale, qui nous servira donc de repère méthodologique tout en étant consolidée par l’apprentissage mis en oeuvre au cours de la séance, n’en est pourtant pas strictement une. L’hypothèse qui nous servira de départ n’est pas, en effet, une proposition de réponse à un problème scientifique visant à connaître les conditions de la réalisation d’un processus bio ou physicochimiques.

La proposition que nous faisons depuis le départ, s’appuyant en cela sur la phylogénie, c’est à dire sur l’existence de liens de parenté entre les espèces vivantes au cours des temps géologiques, est que l’existence de points communs entre les êtres vivants peut argumenter leur origine commune. Autrement dit, pour ce qui nous intéresse, que la biodiversité constatée aujourd’hui serait le résultat de processus qui se seraient déroulés au cours des temps géologiques. Serait alors potentiellement compréhensible l’expression utilisée par N Hulot à propos de la destruction de la biodiversité : “elle est irréversible”.

Les cellules, au delà de leurs diversités ont été repérées comme étant l’unité de base de toute organisation des formes vivantes. En est-il de même de tout processus propres aux organismes ? Ces processus qui permettent la croissance, le développement, le mouvement, la production de substances …? Ce sera notre hypothèse. Vous comprenez alors qu’elle n’a rien de celles exprimées pour répondre à un problème scientifique. Tout au plus est-elle un argument d’un débat citoyen qu’il nous faudra conforter et illustrer. Une illustration que je propose de développer en mettant en œuvre une démarche expérimentale au risque de sinon la compromettre du moins la pervertir de son objet. Dites-moi ce que vous en pensez.

Cette démarche déjà abordée avec les élèves et dont les moments clefs ont été consignés dans le livret de compétences qui nous suit depuis le début de l’année, s’appuie sur l’identification d’une conséquence vérifiable expérimentalement, de l’hypothèse formulée. Ici, nous convenons avec les élèves que si les cellules sont l’unité fonctionnelle des êtres vivants alors toute cellule utilise une source de matière et d’énergie pour ses processus vitaux, par exemple pour se multiplier ou se renouveler.

Mais quelles sources ? Pas facile…Des propositions sont faites : du dioxygène, du glucose… mais ce ne sont que des éléments spécifiques…N’est-il pas possible de faire des propositions plus généralistes ? Deux entrées possibles, prenant en compte la caractéristique multidimensionnelle du vivant, existent pour se questionner 1/ quels sont les constituants des cellules ? 2/quels sont les éléments qu’utilisent les organismes comme source d’énergie et de matière ? Sans oublier aussi une entrée par la matière constituant le monde : de quoi est-elle constituée ? Il en ressort une identification des sources possibles d’énergie et de matière pour nos cellules : l’énergie solaire, les molécules minérales, les molécules organiques.

Il s’agit donc de montrer expérimentalement que toute cellule utilise une ou plusieurs de ces sources comme matière et énergie ce qui permet sa multiplication. Premier temps de réflexion et de propositions en binôme : “Proposez le matériel nécessaire”. La mise en commun permet de repérer 1/ la nécessité de travailler sur au moins deux grands types cellulaires : sont retenues les cellules chlorophylliennes et non chlorophylliennes (pour faciliter la tâche on pourra utiliser les cellules que sont les organismes unicellulaires), 2/ la nécessité de pouvoir connaître le nombre de ces cellules avant et après leur mise en conditions de multiplication (Lame de Malassez et microscope), 3/la nécessité d’utiliser du matériel permettant leur culture, enfin 4/la nécessité de disposer des sources identifiées comme possible à toute multiplication cellulaire.

Reste à concevoir les protocoles en les justifiant. Deuxième temps de réflexion et de propositions en binôme : “Schématisez les protocoles expérimentaux que vous réaliseriez en les justifiant”. Puis mise en commun par quatre et enfin confrontation des propositions. Confrontation très rapide car toutes les propositions faites sont sur le même modèle : “Je mets des cellules non chlorophyliennes, telles des levures, en présence de glucose car si les cellules se multiplient alors je pourrais dire que le glucose est source d’énergie et/ou de matière nécessaire à leur multiplication”. D’accord MAIS ! Mais… ceci ne peut-être avancé que si les cellules nécessitent une source d’énergie et de matière…or c’est quand même ça, d’abord, que l’on cherche. Ne l’oublions pas ! “Il suffit alors de ne rien leur donner et de regarder si elles se multiplient” s’exclame un élève. “Si elles ne se multiplient pas, si elles meurent alors elles ont besoin d’une source d’énergie et de matière”. Cette expérience pourra alors servir de référence, de témoin par rapport à la précédente (et à celles du même type proposée par les élèves) pour identifier, ensuite, la source de matière et/ou d’énergie.

Mais alors pourquoi ne pas proposer aux cellules cultivées les trois sources possibles de matière et d’énergie ? Ceci permettra de savoir, comparativement à l’expérience sans apports de ces sources, si toute cellule en a besoin pour se multiplier. C’est quand même bien ça que l’on cherche. “Oui mais, Monsieur, on ne saurait pas ce qu’elles utilisent comme source”. Bien sûr mais alors comment faire pour le savoir ? Comment faire en se disant, cette fois-ci, que cette expérience pourrait être une référence, un témoin ? Expectative ! “Schématisez, dans ce cas d’expérience témoin, les expériences à réaliser, en les justifiant” C’est le travail demandé aux élèves pour la semaine prochaine.

Au total la séance a été consacrée à réfléchir, à construire des raisonnements aboutissant à la réalisation de protocoles. S’agissait-il d’une démarche expérimentale ? Oui mais non pas pour résoudre un problème scientifique mais pour argumenter une proposition relevant du raisonnement phylogénétique. Deux expériences sont définies comme témoin possible, l’une possédant tous les éléments, l’autre aucun… Contradictoire, paradoxal ? Non l’appellation “expérience témoin” ne désigne pas une expérience en soi mais bien une expérience par rapport à d’autres expériences d’un même protocole. Ce sont donc ces dernières qui identifient l’expérience témoin et non cette expérience témoin, en soi, qui possède cette caractéristique au sein du protocole.