La notion de cellule – cytoplasme

Thème du programme

Pays Roumanie Cadre Lycées à section bilingue francophone Niveaux Classes de IXe Discipline Biologie Programme Curriculum spécifique aux sections bilingues http://www.vizavi-edu.ro/fr/ressources/baccalaureat/textes-officiels-programmes/74.html Thème du programme La cellule Sujet La reproduction conforme des cellules Approche méthodologique Démarche d’investigation – Enseignement par résolution de problème Pré-requis La notion de cellule – cytoplasme – noyau – chromosome – ADN = support de l’information génétique. Chaque individu présente les caractères de l’espèce avec des variations qui lui sont propres. C’est le résultat de l’expression de son programme génétique et de l’influence des conditions de vie. Les cellules de l’organisme à l’exception des gamètes possèdent les mêmes chromosomes que la cellule œuf dont elles dérivent par divisions successives. Les chromosomes portent les gènes, unités d’information génétique qui déterminent les caractères héréditaires. Chaque chromosome est constitué d’ADN. L’ADN est une molécule qui peut se pelotonner lors de la division cellulaire, ce qui rend visibles les chromosomes. OBJECTIFS Disciplinaires • Maîtriser le processus de la mitose ; • connaître le principe de division des cellules ; • adopter une démarche d’investigation ; • identifier sur un graphe présentant la quantité d’ADN cellulaire en fonction du temps les différentes phases du cycle cellulaire. Les mettre en relation avec la stabilité de l’information génétique. Linguistiques • Maîtriser le lexique spécifique ; • exprimer un constat, poser un problème et émettre une hypothèse ; • maîtriser le raisonnement par implication ; • identifier et utiliser les connecteurs logiques ; • utiliser du vocabulaire scientifique et une syntaxe simple pour décrire les différentes phases de la mitose à partir d’un exemple (photographie ou coupe microscopique de racine d’ail) ; • utiliser du vocabulaire scientifique et une syntaxe simple pour expliquer la stabilité de l’information génétique à l’échelle de la cellule. DOCUMENTS Document 1 Caryotype humain. http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt/format/qualif/agint2003/imcint03/6a.jpg Document 2 Évolution de la quantité d’ADN d’une cellule somatique lors du cycle cellulaire. http://www.svt-biologie-premiere.bacdefrancais.net/morphogenese_mitose.php Document 3 ADN, vue au microscope électronique durant la phase S. a : oeil de réplication b : chromosome c : chromatides http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htm : animation présentant la réplication de l’ADN. Document 4 Quelques liens instructifs sur la mitose : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/m5.htm : 24 schémas successifs montrant les différentes étapes clé de la mitose http://www.univ-tours.fr/genet/gen000100_fichiers/mitose.HTM : animation présentant la mitose.

OUTILS LINGUISTIQUES

Lexique utile • Mitose ; • hypothèse scientifique. Formes syntaxiques / discursives utiles • La formulation d’un constat impose l’utilisation de la forme indicative : « Je constate le fait scientifique A que je cherche à expliquer ». • La formulation d’un problème scientifique comporte l’utilisation de la forme interrogative : « Comment expliquer le fait scientifique A ? » • La formulation d’hypothèse peut se faire par : – une phrase affirmative au présent qui répond au problème avec une formule exprimant le doute : « l’hypothèse que je peux émettre pour expliquer le fait A est que B est à la cause de A », « B est peut-être la cause de A » ; – une phrase affirmative au conditionnel qui répond au problème : « B pourrait être la cause de A ». • L’exploitation de documents scientifiques implique : – une phase de présentation : « le document ou l’échantillon est… » ; – une phase de description : « je vois que… », « j’observe que… » ; – une phase d’interprétation : « or je sais que… », « j’en déduis que… » ; – une phase de synthèse : « je conclus que… », utilisant les connecteurs de cause et conséquence. SÉQUENCE PEDAGOGIQUE Durée de la séquence : 3h Une séance de cours TD et une séance de travaux pratiques. Problème scientifique : Comment expliquer la stabilité de l’information génétique de génération de cellules en génération de cellules ? Comment peut-on passer d’une cellule 2n = 46 chromosomes à deux cellules identiques 2n = 46 chromosomes ? La première séance permet aux élèves de formuler un constat, poser un problème, émettre une (ou des) hypothèse et commencer à tester cette hypothèse. La seconde séance permet aux élèves de tester une hypothèse reformulée et de conclure sur le problème posé. Séance 1 : Démarche Consigne Situation déclenchante : Vrais jumeaux – Clonage – Enquête policière scientifique à partir de cellules. Rappel : l’information génétique des milliards de cellules somatiques d’un individu est identique. Elle est issue de la cellule œuf lors de la fécondation d’un ovule et d’un spermatozoïde. DOCUMENT 1 – Caryotype humain. Les élèves établissent un schéma explicatif de la constitution d’un organisme à partir d’une cellule œuf. Ils sont amenés à constater que le caryotype des cellules issues de la cellule œuf est toujours 2n = 46 chromosomes. Problématique : comment expliquer la stabilité de l’information génétique de génération de cellules en génération de cellules ? Comment peut-on passer d’une cellule 2n = 46 chromosomes à deux cellules identiques 2n = 46 chromosomes ? Hypothèse : le doublement de l’ADN des chromosomes puis la répartition en deux lots identiques peut expliquer la stabilité de l’information génétique de génération en génération. Stratégie : mesure de la quantité d’ADN – Observation des chromosomes au cours du cycle cellulaire – Observation de cellules dans les tissus en croissance. Investigation : Activité par binôme : recherche des mécanismes assurant la stabilité de l’information génétique. DOCUMENT 2 – Graphe de l’évolution de la quantité d’ADN d’une cellule somatique au cours du temps. DOCUMENT 3 – ADN vu au microscope électronique durant la phase S. Consignes : 1. Tester l’hypothèse de la classe avec les informations apportées par le graphique. 2. Associer les informations du graphe du document 2 à la photographie du document 3. Résultats attendus : 1. Je vois que la quantité d’ADN double durant la phase S. Je vois que la quantité d’ADN se divise par deux durant la phase M. J’en déduis qu’il y a bien une phase de doublement de l’ADN puis une phase de division. L’hypothèse est en partie vérifiée. Il reste à comprendre comment les chromosomes se répartissent en deux lots identiques. 2. Durant la phase S, une molécule d’ADN (Chromosome à une chromatide) donne par réplication deux molécules d’ADN (chromosome à 2 chromatides). Conclusion : un premier mécanisme assurant la stabilité de l’information génétique est la réplication de l’ADN permettant de passer de un chromosome à une chromatide à un chromosome à deux chromatides.

Modalités de travail Élèves en démarche d’investigation avec des temps de dialogue au niveau de la classe entière et un temps d’activité d’élèves par binôme. Durée 1h30 Objectifs • Adopter une démarche d’investigation ; • formuler un problème scientifique à partir d’un constat scientifique ; • formuler des hypothèses ; • proposer une stratégie pour tester cette hypothèse ; • réaliser des activités dirigées par binôme. Évaluation / Correction Évaluation de l’exploitation des documents (graphe et photos) par un compte-rendu du travail des binômes. Variantes, prolongements… Modélisation de l’évolution de l’ADN au cours du cycle cellulaire (condensation/décondensation). Séance 2 : Démarche et consignes Reste à tester la seconde partie de l’hypothèse : répartition de l’ADN des chromosomes en deux lots identiques. Stratégie : observation de cellules dans les tissus en croissance. Investigation : Activité par binôme : observation microscopique de tissus en croissance (racine d’ail). DOCUMENT 4 : Cellules de racine d’ail en division. Consignes : 1. Identifier les figures de division cellulaire. 2. Réaliser un croquis d’observation des différentes phases. 3. Proposer une succession des phases de division cellulaire représentées. Activité par binôme : modélisation de la mitose avec maquette de chromosomes à une et deux chromatides. Conclusion : un deuxième mécanisme assurant la stabilité de l’information génétique est la mitose permettant de passer d’une cellule à X chromosomes à deux chromatides de deux cellules à X chromosomes à une chromatide. Conclusion : discussion sur l’hypothèse de départ – schéma du cycle cellulaire avec chromosomes – définitions de la mitose et de la réplication. Modalités de travail Élèves en démarche d’investigation un temps d’activité pratique par binôme et une synthèse au niveau de la classe entière. Durée 1h30 Objectifs • Réaliser une observation au microscope ; • réaliser un croquis d’observation ; • tester une hypothèse ; • réaliser un schéma de synthèse qui répond au problème posé. Évaluation / Correction Évaluation des croquis d’observation. Variantes, prolongements… Variantes : phase d’émission d’hypothèse plus longue par binôme avec l’utilisation de maquettes de chromosomes pour aider à la formulation d’une solution possible au problème posé. Réalisation d’une préparation microscopique à partir de racine d’ail frais. Travail par groupe pour la réalisation du schéma de synthèse. CONSEILS POUR LES ENSEIGNANTS L’intérêt premier de cette fiche pédagogique est la démarche par résolution de problème qui place les élèves en activité intellectuelle et pratique, et leur permet de construire les connaissances à partir du réel et de la modélisation, et développe ainsi leurs compétences scientifiques. Dans ce cadre, l’enseignant guide les élèves dans la démarche, propose documents, consignes et cadre qui favorisent l’avancée du raisonnement des élèves. Il organise le dialogue et les débats dans la classe durant les phases de mise en commun des résultats, est garant de la rigueur scientifique de la synthèse qui sera l’objet d’une évaluation des connaissances ultérieurement.