Je pensais encore pouvoir disposer, la semaine prochaine, d’une séance en plus de celle d’aujourd’hui mais ça ne sera pas le cas. J’ai réussi de mon collègue d’histoire géographie qu’il me cède sa dernière heure pour pouvoir conclure. Ce sera demain. Pour ce qui est de celle d’aujourd’hui elle a eu lieu sur le terrain. 1h30 sur la Côte Ste Catherine, relief qui domine notre ville de Rouen. 1h30, accompagnée par Claire une animatrice du Conservatoire des Sites Naturels de Haute Normandie, pour découvrir ce site naturel protégé riche de pelouses calcaires remarquables par leur incroyable flore.

D’abord une progression à partir du Cimetière du Mont Gargan, sur le versant nord du Coteaux Calcaire , dans un bois où la stratification de la végétation est identifiée : strate arborescente, arbustive, herbacée et muscinale. Quelques espèces sont identifiées. Des chants d’oiseaux pourraient être repérés dont celui du Pouillot véloce, mais bon, on a opté pour la végétation.

Puis arrivée dans un espace ouvert dans lequel paissent les moutons cu Conservatoire. Claire nous explique leur rôle : l’entretien de l’écosystème, évitant ainsi l’envahissement par les arbustes et l’installation de la forêt. Un facteur de biodiversité donc !

Ensuite, arrêt sur le sommet du côteaux, regard vers le ciel : pas d’oiseaux … l’autre jour j’ai vu des martinets… Claire nous engage à regarder la végétation : elle est essentiellement constituée de graminées, assez homogène.

Enfin arrivée sur ce côteaux calcaire avec une grande diversité florale, des orobanches, des orchidées, trois espèces différentes ont été observées dont l’orchis bouc et l’orphrys abeille. Du genêt des teinturiers, un carex etc…véritable biodiversité. Pourquoi ici et pas lors du précédent arrêt ? En fait ici l’entretien est assuré par les moutons par un pâturage tardif et bien sûr non systématique, alors que à l’arrêt précédent l’entretien est assuré par l’homme grâce à un fauchage régulier ….quand les moutons feront aussi leur travail la bas…le résultat sera le même. Voilà encore un autre facteur de biodiversité.

La situation n’est ps aussi irréversible que cela finalement. Un peu d’attention et de gestion raisonnée des espaces et la biodiversité reprend sa place. Finalement l’homme destructeur ne pourrait-il pas aussi être le gestionnaire de cette biodiversité ?

Tenez, pour finir une autre photo avant je l’espère pouvoir présenter des schémas que les élèves doivent réaliser sur chacun des arrêts effectués… Incontournable sinon il ne restera pas grand chose…et n’est-ce pas aussi une mission du scientifique, ici du naturaliste, de représenter ce qu’il voit pour pouvoir l’exposer et éventuellement s’en servir comme argument pour expliquer ?

J’ai dit une photo !!!!!!

La fin de l’année scolaire approche, j’espère que j’arriverai au bout de mon projet. Je dois faire des choix. Le contrôle commun de math supprime la dissection prévue aujourd’hui pour retrouver, à partir d’observations comparées d’anatomie interne de vertébrés, d’éventuelles similitudes organisationnelles. Elle doit abonder la séance de la semaine dernière et plus largement les séances que nous conduisons depuis plusieurs semaines pour engranger des exemples de points communs entre organismes vivants qui sont autant de preuves de parentés et donc d’une origine commune. Justement, aujourd’hui un élève s’impatiente et trouve que nous ressassons depuis ces quelques semaines toujours la même antienne : “c’est donc une preuve à l’origine commune”. Certes ! Sauf que c’est l’accumulation de ces indices qui conforte l’idée d’origine commune et donc, si nous voulons construire un savoir scientifique, nous ne pouvons pas passer à côté de cette accumulation qui permet un raisonnement qu’on qualifiera d’inductif. Il ne s’agit pas ici de mener un raisonnement hypothético-déductif comme nous l’avons fait à d’autres moments de l’année, notre point de départ n’est pas une hypothèse, c’est une théorie que nous confortons.

Pas de dissection donc et pour cause, la semaine prochaine : “sortie sur le terrain”. Eh oui la biodiversité, sa fragilité, la question de sa destruction “irréversible” affirmée par Nicolas Hulot seront étudiées lors d’une visite éducative sur un site géré par le Conservatoire des sites naturels de Haute-Normandie. Il s’agit de la “Côte Ste Catherine”. Je donne donc quelques conseils de sécurité (assurance, autorisation…) et d’équipement (chaussures, vêtements…) ainsi que des informations pratiques (on y va à pied…et pour le retour je vous laisse à l’arrêt “Cimetière du Mont Gargan”, ligne 20).

Pas de dissection. “Oh non monsieur !” Bon, ok alors sur 1h30 pour les volontaires un vendredi soir, je viendrais spécialement pour ça. Dans 10 jours.

Pour l’instant, faisons appel à nos connaissances. Les organes abdominaux. Oui. Peut-on identifier à partir d’eux un plan d’organisation des vertébrés ? Commençons par se les rappeler ces organes. L’axe antéro-postérieur…, respectivement l’estomac et la vessie; l’axe dorso-ventral…, respectivement l’utérus et l’intestin Euh non c’est l’inverse !; la symétrie bilatérale…les reins, les ovaires, les testicules, des organes paires.

Le plan d’organisation des vertébrés est donc un point commun entre tous ces vertébrés…preuve d’une origine commune. Mais ce plan d’organisation comment est-il apparu ? Et si cette mise en place était, elle aussi, similaire chez tous, c’est à dire guidée par un même programme de construction… ce serait encore un indice de plus. Comment le savoir ? Eh oui toujours la même chose, comparons le développement embryonnaire de différents vertébrés de groupes différents pour avoir des espèces le plus éloignées possibles entre elles. Le pleurodèle, un triton, le poisson zèbre et l’homme. Après un échange sur le document fourni (des photographies de développement embryonnaire de ces 3 vertébrés) et l’identification de “mêmes étapes”… des étapes qui sont en fait “ah oui, c’est d’abord la mise en place de l’axe de polarité antéro-postérieur, puis de l’axe dorso-ventral, puis du plan de symétrie bilatéral”, les élèves travaillent individuellement la capacité à argumenter. A terminer pour mercredi !

Vendredi j’avais les élèves en classe entière, l’occasion de faire le point par un schéma explicatif sur l’autotrophie et l’hétérotrophie. D’abord une réflexion personnelle des élèves avec proposition de deux schémas explicatifs, l’un pour la cellule chlorophyllienne, végétale, et l’autre, bien sûr, pour la cellule non chlorophyllienne, animale par exemple. Puis une synthèse en commun et l’identification d’un nouveau caractère apparenté entre les deux types, la respiration cellulaire, malgré leurs différences. Et encore un argument de plus à la proposition d’origine commune !

Aujourd’hui, mercredi, en demi-groupe, après une investigation moléculaire, suivie d’une investigation cellulaire, je propose de poursuivre avec une investigation portant sur les vertébrés, l’échelle macroscopique. A l’échelle moléculaire, l’ADN, a été identifié comme un point commun entre tous les êtres vivants, à l’échelle cellulaire, malgré les différences, nous avons vu que tous les organismes avaient pour constituant de base la cellule et que de plus celle-ci était l’échelon le plus simple de leur fonctionnement. A l’échelle des organismes que sont les vertébrés nous allons aussi tenter de repérer aussi des indices de parenté. L’observation d’une dizaine de squelettes différents de “poissons”, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères, nous permet de repérer l’existence chez tous d’un squelette interne mais aussi d’un plan d’organisation similaire. Un plan caractérisé par deux axes, l’axe antéro-postérieur et l’axe dorso-ventral, et un plan de symétrie bilatéral.

Le résultat de cette observation est noté, il s’agit maintenant de l’illustrer scientifiquement pour étayer la parenté entre les vertébrés, et donc leur origine commune. Une réflexion collective permet de retenir la schématisation distinguée du dessin d’observation : deux schémas au moins, pour qu’une comparaison soit possible, chacun illustrant un représentant d’un des taxons de vertébrés, avec sur ces schémas les axes de polarité et le plan de symétrie. C’est l’occasion de s’interroger sur ce qui doit guider la réalisation d’un tel schéma. Dans la cahier de compétences une capacité lui est réservée, sous le titre : Savoir utiliser des outils de communication scientifique.

C’est une recherche “Internet” qui m’a conduit il y a quelques jours sur le site SVT de l’académie de Créteil. J’y ai découvert, ici, une proposition de séance sur cette question des plans d’organisation qui faisait référence à un autre site dédié à la réalisation de schémas, dont certains d’animaux. J’ai utilisé le filon, par là. La séance se poursuivra donc par la réalisation de schémas d’animaux… “Attention Elsa la pieuvre est-elle un vertébré ?” … et par le repérage des axes de polarité et du plan de symétrie. Face aux deux schémas effectués, c’est pas si simple que cela de comprendre comment les représenter ! OK c’est bon, “mais il manque encore quelque chose !” “Ah bon, quoi Monsieur ? “… “A toi de trouver en t’aidant si nécessaire de la rubrique du cahier de compétences qu’on a rempli ensemble “…. “Ah oui, le titre !”

L’étude déjà menée laisse entendre, pour l’instant, qu’un phénotype est déterminé par un gène, le gène permettant la synthèse d’une protéine : le phénotype moléculaire. Cette stricte causalité peut ouvrir sur un intérêt alors d’une généralisation des tests génétiques, ceux-ci permettant d’obtenir, avec les connaissances que nous possédons, des informations précieuses pour soigner, guérir, prévenir… Sauf que….

Sauf que chaque chromosome est double et donc chaque gène est double dans chaque cellule, mise à part les cellules sexuelles. Des gènes doubles mais pas obligatoirement semblables. Deux allèles (versions d’un gène)  différents peuvent se trouver chacun sur un des chromosomes. la question est donc de savoir si la présence d’un seul allèle détermine un phénotype alternatif. Une argumentation est demandée aux élèves à partir d’un support documentaire : l’arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont atteints de drépanocytose et la connaissance des allèles que possède chacun de ces membres. Il apparaît ici que ce n’est pas le gène qui détermine le phénotype alternatif, mais la combinaison de ses allèles, l’un étant récessif, l’autre dominant. Les choses se compliquent : réaliser des tests génétiques et en informer les patients pourrait revenir  donc à leur donner des informations sur leur statut génétique qui ne déboucherait pas sur une maladie mais qui engagerait seulement leur projet parental futur… avec des conséquences psychologiques possibles sur leur relation à l’autre au sein du couple… Faut-il prendre ce risque ? Au delà des raisons exclusivement éthiques, la généralisation du test ADN a du plomb dans l’aile pour des raisons scientifiques ….

Pour aller un peu plus loin, et voir si d’autres arguments ne pourraient pas faire pencher la balance d’un côté ou de l’autre,  prenons un débat très polémique qui s’est déroulé dans les colonnes du mensuel “Philosophie Magazine” en mars ou avril 2007 entre Michel Onfray, Philosophe et Nicolas Sarkozy, Candidat à la Présidence de la République.

L’extrait polémique :

“Michel Onfray : Pour autant, on ne naît pas homosexuel, ni hétérosexuel, ni pédophile. Je pense que nous sommes façonnés, non pas par nos gènes, mais par notre environnement, par les conditions familiales et socio-historiques dans lesquelles nous évoluons.
Nicolas Sarkozy : Je ne suis pas d’accord avec vous. J’inclinerais, pour ma part, à penser qu’on naît pédophile, et c’est d’ailleurs un problème que nous ne sachions soigner cette pathologie.”

Autrement dit pour ce qui nous intéresse, la position de Michel Onfray, inclinerait à refuser une généralisation des tests car, de toute façon, certains phénotypes sont du ressort du contexte social, environnemental et non du génotype. Celle de Nicolas Sarkozy est totalement à l’inverse.   Quelle position choisir ? Une étude scientifique sur la couleur des lapins dits Himalayens permet de comprendre la multiplicité des causes et donc la complexité de la situation. Expliquer scientifiquement cette couleur permet de montrer que, à la fois le génotype et l’environnement (plus particulièrement la température externe) influent sur le phénotype.  L’intérêt d’une généralisation des tests est alors à nouveau posé. Une élève avance que ceux-ci permettrait alors de préconiser une certaine hygiène de vie si ce sont ces conditions qui participent à la réalisation d’un phénotype (cf l’alimentation). Certes mais pourquoi ne pas avoir, d’abord, une hygiène de vie, tel qu’une alimentation équilibrée ? La question du test ne se poserait alors plus.

Non, cette réponse est vraiment insatisfaisante ! Pour notre part, nous sommes en 8ème semaine. Ce qui nous tient en haleine c’est cette recherche de l’explication scientifique de “l’irréversibilité de la destruction de la biodiversité”. Tenir en haleine c’est d’abord, me semble-t-il, ne pas solliciter les élèves en début de séance pour savoir ce qui a été vu lors de la précédente. Désolé pour les esprits chagrins, nostalgiques de la leçon précédente qu’on apprend et qu’on récite, notre histoire est trop complexe pour cela. C’est donc moi qui la raconte tout en présentant, du fait de sa complexité, une structuration sous forme d’un organigramme permettant de se repérer sans oublier de rappeler les savoirs et les questions encore en perspectives.

Aujourd’hui il s’agit donc de poursuivre cette recherche qui doit nous conduire à savoir, si oui ou non, la cellule est l’unité fonctionnelle du vivant ce qui serait une sacrée preuve de l’origine commune de ce vivant ! Sa capacité à utiliser de la matière constitutive du monde, connue comme organique et minérale, pour “vivre” c’est à dire se multiplier ou accomplir son activité (se déplacer, sécréter d’autres molécules…) est la conséquence vérifiable expérimentalement de cette possibilité. Après avoir proposé de mettre en culture des cellules en présence de chacun de ces deux types de molécules (organiques et minérales) et de les comparer à une culture dépourvue de ces apports, une recherche d’expériences était à entreprendre en partant d’une culture cellulaire qui mettrait à disposition des cellules les deux types de molécules.

Il s’agit bien sûr de supprimer successivement un des éléments et de s’intéresser non pas comme la semaine précédente à leur capacité à se développer “en présence de”  par rapport à une situation “témoin” de déficit mais en “absence de” par rapport à une situation “témoin” d’abondance. De même que la semaine précédente, le possible résultat attendu est exprimé comme argument de l’intérêt de chaque expérience.

L’intérêt de ces réflexions aboutissant à la proposition de deux stratégies expérimentales est d’exercer ces difficiles raisonnements hypothéticodéductifs  et  de  repérer que l’invariant pour proposer un protocole expérimental est de repérer le témoin et par rapport à celui-ci de construire une expérience qui lui diffère par un seul facteur. Seule condition pour pouvoir conclure sur l’importance ou non  de ce facteur pour obtenir le résultat attendu.

Vous comprenez qu’avec ces objectifs cognitifs relatifs à la démarche scientifique demandant un certain temps pour être construit et compris par les élèves, il m’en reste guère pour manipuler. Ce que je me suis donc refusé à faire ici. Et, si vous ne le comprenez pas, je vous invoquerai “le programme à finir”. Je serai alors malhonnête en voulant faire porter sur ces “experts qui pondent les programmes sans savoir jamais enseigné”, un choix pédagogique que je revendique pleinement. Oui, je manipule chaque fois que je le peux, c’est à dire le plus souvent possible, mais aussi chaque fois que je le veux ! Et, aujourd’hui cette absence de manipulation est d’autant plus légitime, à mon sens, que je souhaite pour suivre mon travail sur la démarche expérimentale par un croisement avec la démarche d’argumentation à partir d’information scientifique que nous avons vu dès les premiers jours de l’année scolaire.

En effet, les résultats que je communique aux élèves des manipulations qui auraient pu être menées en comptabilisant des cellules de levures d’une part et d’euglènes d’autre part au temps to et 7 jours plus tard dans différentes conditions de cultures, vont me permettre de leur demander de formuler la consigne nécessaire pour conclure. Vous imaginez, jusqu’à présent, depuis le début de l’année c’est le professeur qui formule la consigne mais ici les élèves sont en capacité de le faire… alors pourquoi ne pas leur laisser la main ? “A partir des résultats expérimentaux obtenus, montrez si l’hypothèse est vérifiée”… et j’ajoute : “et précisez la”. Un “xième” apprentissage sur ce type de démarche mais avec une difficulté supplémentaire dans l’utilisation des données qu’il est intéressant de noter : la nécessaire prise en compte du temps (comparaison entre t0 et t7jours) alliée à la nécessaire comparaison des conditions de cultures… une double lecture d’un tableau. Waouh !!!!

Bref, au delà de la validation de la cellule unité fonctionnelle des êtres vivants et donc nouvelle preuve d’une origine commune du vivant,  on aboutira aux notions d’autotrophe et d’hétérotrophe : cerises notionnelles sur le gâteau d’investigation préparé dans la rigueur scientifique.

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.

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.

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” !

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…

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.