Sciences de la vie et de la Terre

Inversion et division cellulaire avec Tactiléo en cycle 4

26 / 05 / 2017 | Alice ZURKINDEN

Dans ce scénario, l’apport du module sera de l’ordre de l’apport de connaissances et d’une rapide évaluation formative permettant à l’enseignant, en amont de la séance, de savoir quels points seront à travailler plus particulièrement avec ses élèves.

 I- Objectif de de la séance

  • Objectifs de connaissances : Expliquer sur quoi repose la stabilité des individus. On travaille ici sur la conservation de l’information génétique au cours de la division cellulaire (mitose).
  • Compétences associées : Manipuler des maquettes visant à reproduire le réel Dans le cas présenté ici, l’utilisation du module de la BRNE permet aux élèves d’avoir un apport de connaissances et une visualisation en 3 dimensions des processus de la mitose.
  • Acquis des élèves : à ce stade de l’année, les élèves ont déjà des notions solides de génétique. Ils savent que l’information génétique est portée par les chromosomes qui sont constitués d’ADN. Ils ont déjà abordé les termes de gènes, allèles, phénotype et génotype.

On cherche ici à expliquer le maintien de l’information génétique au sein d’un individu et éventuellement à utiliser ces informations pour expliquer l’obtention d’individus identiques lors de la reproduction asexuée abordée antérieurement dans le cycle 4.

 II- Introduction de la séance et consignes de travail à la maison

On décide ici de poser le problème de la séance inversée à la fin de la séance précédente. Pour cela, on part d’un document présentant un transfert de noyau ou clonage, déjà utilisé antérieurement afin de mettre en évidence la localisation du patrimoine génétique dans la cellule.

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On attire l‘attention des élèves sur le fait que l’on obtient un individu entier à partir de l’information génétique contenue dans une cellule quelconque (ici une cellule de la glande mammaire).

On se pose alors le problème suivant : comment expliquer que toutes les cellules de l’organisme aient la même information génétique ?

La division cellulaire a déjà été rapidement abordée lors de la reproduction humaine, lorsque l’on montre aux élèves les embryons aux stades 2, 4, 8 cellules. On peut alors initier le raisonnement avec un petit schéma très simple, montrant la cellule-oeuf et un embryon stade 2 cellules, et en demandant aux élèves d’indiquer dans chacune des cellules le nombre de chromosomes s’y trouvant. Les élèves constatent d’eux-mêmes rapidement que, pour éviter une perte de matériel chromosomique au cours des divisions successives, il est indispensable qu’une copie en soit faite au préalable.

On demande alors aux élèves, pour la séance suivante, de visionner le module Tactiléo “COMPRENDRE : Le cycle cellulaire”.

 III- Description et apport du module

Ce module se compose de 16 grains, et débute par une introduction, et par une vidéo présentant la mitose et ses différents stades, ainsi que son rôle dans la physiologie humaine.

La vidéo est suivie de 5 objets 3D : les élèves peuvent ainsi faire pivoter une cellule à 2 paires de chromosomes pendant les différentes phases de la mitose, zoomer sur ses différents constituants, et observer la condensation de l’ADN et la séparation des deux chromatides d’un chromosome double.

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La compréhension de la vidéo et des objet 3D est ensuite vérifiée de différentes manières :
1. via un cadre demandant à l’élève de résumer en quelques mots ce qu’il a compris et quelles sont ses questions éventuelles.
2. via des petits exercices ludiques visant à remettre dans l’ordre des vignettes présentant les différentes étapes de la mitose, ou de sélectionner les représentations de chromosomes doubles correctes (ayant donc des chromatides strictement identiques). Une correction et une explication suit immédiatement l’exercice.

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Les réponses des élèves, visibles par l’enseignant sur sa session personnelle Tactiléo, lui permettent d’établir un diagnostique des acquis de ses élèves avant la séance. Il sait en conséquences sur quelle notion il devra appuyer et quels sont au contraire les concepts bien maîtrisés. Ces données peuvent également être utiles pour concevoir les groupes de TP : on peut ainsi essayer d’associer des élèves ayant des niveaux de compréhension différents en espérant une coopération, ou au contraire créer des groupes homogènes avec des activités présentant des niveaux de difficultés adaptés...

Globalement, la majeure partie des élèves ayant visionné le module arrivent en cours en ayant retenu qu’il y a une copie des chromosomes puis une séparation de ceux-ci au cours de la mitose. Le fait que les chromatides sont identiques est plus rarement assimilé. On profite ainsi de la séance de travaux pratiques pour travailler sur ce point.

 IV- Déroulement de la séance

Après un rapide rappel du problème énoncé à la séance précédente, on visionne ensemble le module Tactiléo en demandant à un ou plusieurs élèves de le commenter. Ceci permet de raviver la mémoire des élèves et d’éclaircir éventuellement ce qui n’a pas été compris.

On forme ensuite des groupes de 2 ou 3 élèves, chacun ayant une paillasse à leur disposition, et on fournit à chaque groupe un stylo à tableau effaçable et un sachet contenant :

  • des maquettes de chromosomes des paires n°11 sur lesquelles sont placées des gommettes représentant le gène responsable du groupe sanguin et sa version allélique (A, B ou O),
  • des maquettes des chromosomes sexuels sur lesquelles sont placées des gommettes représentant le gène responsable de la vision correcte des couleurs avec sa version allélique (D+ pour le gène normal, d- pour le gène muté pouvant être à l’origine du daltonisme chez l’individu).
  • Une vignette papier indiquant le phénotype de l’individu correspondant au sachet pioché (sexe, groupe sanguin, daltonisme ou non). On demande aux élèves tout d’abord de représenter une cellule correspondant au phénotype donné en plaçant pour cela les bons chromosomes. On leur demande ensuite de représenter la même cellule en interphase avec des chromosomes doubles, puis les cellules filles issus de la mitose.

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On cherche ainsi à vérifier si les élèves sont capables de créer 2 cellules filles identiques à la cellule mère et à faire spontanément des chromosomes doubles ayant des chromatides parfaitement identiques.
Après vérification par l’enseignant, les élèves doivent recopier leurs cellules représentées sur la table sur papier de manière à en garder une trace écrite. Puis, ces cellules doivent être correctement positionnées sur un graphique montrant l’évolution de la quantité d’ADN dans la cellule au cours du cycle cellulaire. Quelques questions permettent de vérifier la compréhension du mécanisme de la mitose.

 V- Constat

La difficulté principale de cette activité est de comprendre que les chromosomes doubles sont composées de deux molécules d’ADN identiques : lors de la manipulation des chromosomes-pinces à linge, beaucoup d’élèves “panachent” les chromosomes doubles en associant des chromatides avec des allèles différents. Les élèves ayant eu accès au module à la maison en amont semblent commettre moins souvent cette erreur. Les nouveaux mots de vocabulaire, relativement nombreux et complexes, semble également mieux assimilés. Ainsi l’élève comprend mieux les explications de l’enseignant.

L’autre difficulté est tout simplement de faire le lien entre les maquettes et ce qu’elles représentent dans la réalité. Les élèves ayant visionné le module, et surtout vu les objets 3D, semblent beaucoup plus capables de faire ce lien : les questions sont moins nombreuses, les élèves se lancent plus rapidement dans l’activité et leurs explications mutuelles font souvent référence à ces objets 3D.

 

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