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Sciences de la vie et de la Terre

Concepts de biologie : Mutation et Cycle cellulaire et Jeux éducatifs du site « NobelPrize.org »

29 / 01 / 2007 | Martine Pernodet

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En 1ère S, à la fin du chapitre « La morphogenèse des végétaux et l’établissement du phénotype », après avoir traité « Du génotype au phénotype » et « la régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques », il est intéressant de faire le point sur l’intervention de facteurs internes et externes sur les processus cellulaires à l’origine de l’établissement et du maintien du phénotype.

Cette séance de vérification de l’appropriation de la notion de cycle cellulaire (en particulier la compréhension de la réplication de l’ADN en liaison avec les chromosomes et la division cellulaire) peut aussi permettre de réintroduire la notion de mutation en vue de la classe de terminale (la notion a été introduite en classe de seconde mais laisse souvent à l’esprit des élèves l’idée d’un mécanisme provoqué par des facteurs exterieurs uniquement)

*Revision sur l’ADN et sa réplication

jeu sur l’ADN

Le jeu associé à la double hélice d’ADN permet à l’élève de prendre la place des ADN polymérases et de répliquer de façon semi conservative la molécule initiale à partir des nucléotides présents dans le milieu. Les élèves peuvent être perturbés par la présence de nucléotides à ARN ; ils sont alors obligés de réfléchir au but de la réplication.

Le jeu commence par une présentation de la double hélice, les commentaires sont inscrits en anglais mais on peut demander aux élèves une description de ce qui est dessiné à l’écran ou fournir une traduction :

« ADN : la double hélice

Saviez-vous que la plupart des êtres vivants ont la même sorte de matériel génétique dans leurs cellules ?

La remarquable et très longue molécule d’acide désoxyribonucléique ou ADN

La forme de la molécule est comme une cage d’escaliers en colimaçon : savez vous comment on l’appelle habituellement ?

La double hélice

La molécule est faite de 2 brins enroulés ensemble, eux-même composés de sucre, phosphate avec des liens entre eux. Connaissez-vous la composition de ces « barreaux » ?

Ils sont faits de paires de bases azotées appelées A, T, C et G

Savez-vous comment ces barreaux sont mis en place ?

A va toujours avec T et C avec G »

**Puis vient la consigne

Votre mission est de fabriquer des copies exactes de molécules d’ADN de 3 organismes choisis au hasard que vous devrez identifier.

"click to start" permet de commencer le jeu, on peut commencer à ce stade sans avoir commenter ce qui précède, mais en donnant la mission

À la fin du jeu les élèves comprennent soit qu’« ils » sont morts ou non. En effet ils ont réussi ou non à fabriquer des molécules d’ADN selon le nombre d’erreurs autorisées dans leur organisme. Ils comprennent qu’il y a eu des erreurs de réplication et que des mutations sont apparues.

Il faut ensuite identifier l’organisme grâce à son nombre de chromosomes. La bonne réponse est donnée en cas d’erreur d’identification.

Les élèves veulent toujours s’améliorer et ce n’est pas difficile de leur faire continuer le jeu mais si les élèves travaillent par binôme, le second élève peut refaire le même jeu sur un second organisme. Un troisième jeu est proposé.

Il reste au professeur à demander ce qu’est une mutation, et comment la cellule peut réagir aux erreurs de réplication (les élèves soulèvent parfois eux-même le problème). et la transistion est toute trouvée avec le second jeu :

*Le cycle cellulaire

jeu sur le cycle cellulaire

sur l’écran de départ s’affichent un compteur de cycle cellulaire avec une flèche indiquant la phase du cycle et une cellule sur laquelle un click déclenche l’entrée en cycle.

Cliquer sur « enter » permet d’accéder à un écran surlequel on peut lire
« Tous les organsimes sont composés de cellules qui se divisent ou se multiplient constamment. Les cellules se divisent quand elles ont besoin de remplacer des cellules endommagées ou mortes ou lors du processus de développement à partir de la cellule oeuf. 300 millions de cellules sont remplacées chaque minute dans notre coprs sans qu’on s’en rende compte. »

L’écran suivant montre de la peau et indique que « les cellules n’ont pas toutes le même comportement. Certaines cellules comme celles de la peau se divisent souvent. Celles du foie quelques fois .../.../ »

Puis l’écran suivant montre le « vide » provoqué par la mort d’une cellule et les signaux que reçoivent les cellules voisines. Le texte indique que « les signaux sont captés par des récepteurs membranaires et ils enclenchent un processus commandé au niveau nucléaire »

L’écran suivant montre le cycle cellulaire. Puis il faut entrer dans le centre nucléaire pour jouer au « chef-superviseur de division cellulaire » pour remplacer une cellule morte.

Il faut cliquer sur la porte pour entrer.

Le premier choix du joueur doit se faire entre
- destruction cellulaire
- division cellulaire
- croissance cellulaire
- duplication de chromosomes
- séparation de chromosomes

La majorité des élèves choisit la division cellulaire alors que le compteur du cycle indique le début de phase G1, cette erreur est très marquante pour les élèves car leur cellule meurt et ils doivent recommencer le jeu. Ils cherchent des conseils ensuite avant chaque choix !

Quand ils ont enfin choisi « croissance cellulaire », ils suivent l’aiguille du cycle qui parcourt G1 puis ils arrivent à un point de contrôle pour vérifier
- la taille de la cellule
- l’état du matériel génétique

Les élèves doivent cliquer successivement sur tous les processus proposés initialement, ils peuvent vérifier l’état de duplication des chromosomes, la conformité de la réplication, l’accrochement des centromères au fuseau de division

Lorsque la cellule s’est bien divisée, un écran présente un récapitulatif du déroulement « coordonné » du cycle qui aboutit à deux cellules filles et en parallèle une cellule avec une mutation : un gène endommagé.

Le jeu se termine par une vidéo en microscopie du cycle cellulaire.

Le professeur peut demander aux élèves d’essayer de définir le terme « mutation »
- qu’est-ce ?
- où se produit-elle ?
- quand peut-elle se produire ?
- comment peut-elle se produire ?
- pourquoi se produit-elle ?

Le professeur peut demander de proposer une ouverture dans la conclusion du chapitre « établissement des phénotypes »

 

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