Sciences de la vie et de la Terre

Représentation des élèves et physiologie nerveuse

05 / 03 / 2007 | Martine Pernodet

 Etude histologique du réflexe myotatique

Cette séance de TP peut suivre l’investigation anatomique (dissection des cuisses de grenouille) et physiologique grâce à l’EXAO (électromyogrammes de muscles antagonistes, électromyogrammes du muscle extenseur du pied après percussion du tendon d’Achille dans diverses situations) du réflexe myotatique.

Pour interpréter un comportement de l’organisme (phénotype macroscopique), on en recherche, comme dans tout cours de 1re S, les bases cellulaires (phénotype cellulaire).

Sachant que l’on n’observe bien que ce que l’on connaît déjà, le professeur peut demander à ses élèves, à partir du schéma de dissection des cuisses de grenouille de la séance précédente, comment ils imaginent les cellules dans les divers organes impliqués dans le réflexe. On peut proposer de dessiner les cellules

  • d’une coupe transversale de nerf
  • d’une coupe longitudinale de nerf
  • d’une coupe transversale de muscle
  • d’une coupe longitudinale de muscle
  • d’une coupe longitudinale de moelle épinière

Les résultats sont surprenants :

  • cellules rondes quelque soit la coupe (je l’explique par la connaissance des cellules oeufs)
  • cellules de moelle en couronnes concentriques
  • cellules de nerfs très disjointes
  • cellules de muscles très disjointes
  • cellules en briques dans le muscle ou le nerf (je l’explique par l’observation récente par les élèves d’extrémité de racines)

Première activité : recherche personnelle sur un type de cellules impliquées dans le réflexe myotatique

Par binôme les élèves sont invités à choisir un des organes impliqués dans le réflexe, à en faire une préparation microscopique, à l’observer au microscope, à en faire un dessin d’observation, à observer une lame du commerce et à proposer un compte-rendu

  • mon observation ressemble au non à celle du commerce, donc je peux valider ou non mon protocole de préparation
  • mon observation ressemble ou non à ce que j’avais imaginé, maintenant je reconnaitrai les cellules de cet organe car elles ont telle structure qui peut permettre telle fonction.

Cette activité peut être l’occasion d’une évaluation

  • de la communication par des schémas (protocole)
  • de la communication par un dessin d’observation
  • de la réalisation d’une préparation microscopique
  • de l’utilisation du microscope

Le matériel disponible est :

  • matériel biologique : colonne vertébrale de grenouille (garnie de moelle épinière), nerf scietique de grenouille, muscle gastrocnémien de grenouille
  • matériel non biologique : verre de montre, lame, lamelle, bleu de méthylène, épingle, pinces, ciseaux

La mise en commun peut se faire à partir d’une feuille polycopiée pour chacun des élèves sur laquelle figurent les photographies suivantes :

  • une coupe de moelle épinière (x10)
  • une coupe de moelle épinière (x640)
  • une coupe transversale de nerf (x40)
  • une coupe longitudinale de nerf (x40)
  • une coupe transversale de muscle (x40)
  • une coupe longitudinale de muscle (x40)
  • une coupe longitudinale de muscle avec un fuseau neuromusculaire (x640)
  • une préparation de nerf dissocié

Chaque groupe d’élèves est invité sur le transparent correspondant à la feuille polycopié (ou sur la page vidéoprojetée) à indiquer à la classe le titre et le grossissement d’observation de ce qu’il reconnait grâce à ses observations (version orale de ce qui a été inscrit dans le compte-rendu).
La feuille polycopiée est ainsi complétée mais il reste des inconnues ...

Des propositions peuvent être faites

Deuxième partie : synthèse sur les cellules impliquées dans le réflexe myotatique

Les élèves peuvent découper les photographies, les regrouper et les annoter (par exemple passer au feutre une cellule)

Les élèves ont à leur disposition toutes les lames correspondant aux photographies et ont pour mission de découvrir l’identité des photographies inconnues

Troisième partie : organisation cellulaire ou connections entre les cellules impliquées

Plusieurs pistes sont possibles

  • celle de l’histoire des sciences avec la remise du prix Nobel de médecine en 1906 à Golgi et Cajal alors que leurs théories sur la connexion des cellules sont incompatibles (réticulariste pour Golgi, neurologiste pour Cajal)
  • celle de recherches d’information sur les neurones : structure des neurones et fonction de leurs différents composants (dendrites qui recoivent des informations, corps cellulaire qui possède l’information génétique et peut l’exprimer pour permettre la vie cellulaire, l’axone qui conduit l’information nerveuse, les terminaisons axoniques qui transmettent une information ou un ordre, une zone de naissance des messages nerveux)
  • celle de recherche sur le schéma de synthèse du livre sur les circuits proposés de ce qui peut être déduit d’observations histologiques, de ce qui peut être approché par la physiologie

Dans tous les cas, le bilan fait état de ce que les observations des élèves avec le matériel à disposition permettent de déduire et ce qui soit reste à montrer soit a été montré ou déduit par d’autres approches.

 Remarques complémentaires pour l’enseignement en section européenne

Première activité

Il est important de fournir aux élèves pour la conclusion de cette activité un modèle de phrases pour favoriser la rédaction de phrases correctes et étayer leur réflexion (scaffolding).

— The cells I saw are like or unlike the cells I imagined or the cells in the prepared specimen

— The cells are longer, bigger, larger, smaller ... than the ones I imagined

— I explain my mistake because I knew, I thought ...

— Now I am pretty sure to recognize the cells of a muscle, a nerve, the spinal cord thanks to

Remarque : il est possible de travailler (donner des modèles de phrases) ainsi avec des élèves de section non francophone ou issus de section non francophone

Pour la troisième activité

Les sites utilisés sont

pour l’histoire des sciences

le site des prix Nobel

pour l’étude des neurones

le site getbodysmart

Pour le bilan

On peut reprendre le site getbodysmart et la page sur le réflexe myotatique

reflex

 

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