Livre du prof SVT 3e 2008

Transcription

e
SVT-3
-/S
-/
Sciences de la Vie et de la Terre-/
erre-/-programm
mme
e 2008
LIVRE DU PROFESSEUR
Coordinateur
Roland Calderon
Les auteurs
Vincent Béranger
Professeur à Paris
Louis-Marie Couteleau
Professeur à Paris
Mathieu Goirand
Professeur à Marseille
Nathalie Ray-Icard
Professeur à Noyon
Kristof Seys
Professeur à Paris
Roger Stamégna
Professeur à Velaux
Benjamin Tello
Professeur à Marseille
Conception de la couverture : Christian Dubuis Santini © Agence Mercure
Mise en page et schémas : SG Production
« Le photocopillage, c'est l'usage abusif et collectif de la photocopie sans autorisation des auteurs et des éditeurs. Largement répandu dans les établissements d'enseignement, le
photocopillage menace l'avenir du livre, car il met en danger son équilibre économique. Il prive les auteurs d'une juste rémunération. En dehors de l'usage privé du copiste, toute
reproduction totale ou partielle de cet ouvrage est interdite. »
« La loi du 11 mars 1957 n'autorisant, au terme des alinéas 2 et 3 de l'article 41, d'une part, que les copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et
non destinées à une utilisation collective » et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, « toute représentation ou reproduction
intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite. » (alinéa 1er de l'article 40) - « Cette représentation ou reproduction,
par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. »
© Les Éditions Didier, Paris 2008
ISBN 978-2-278-06318-5
Achevé d’imprimer en août 2008 par Jouve - Dépôt légal : 6318/01
Imprimé en France
SOMMAIRE
Partie 1
GÉNÉTIQUE
CHAPITRE 1
L’HÉRÉDITÉ HUMAINE ................................................................................................
5
CHAPITRE 2
LES CHROMOSOMES, SUPPORTS DE L’HÉRÉDITÉ ...................................
19
CHAPITRE 3
INFORMATION GÉNÉTIQUE ET DIVISION CELLULAIRE ..........................
31
CHAPITRE 4
ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ÊTRES HUMAINS ..................................
43
Partie 2
ÉVOLUTION
CHAPITRE 5
AU COURS DU TEMPS, DES PEUPLEMENTS QUI CHANGENT ..................
55
CHAPITRE 6
L’ÉVOLUTION DES ÊTRES VIVANTS ................................................................................
67
CHAPITRE 7
ÉVOLUTION BIOLOGIQUE ET ENVIRONNEMENT .........................................
83
Partie 3
IMMUNOLOGIE
CHAPITRE 8
LE RISQUE INFECTIEUX .............................................................................................
CHAPITRE 9
DÉFENSE DE L’ORGANISME ET SYSTÈME IMMUNITAIRE ........ 113
CHAPITRE 10
Partie 4
97
DES DÉRÈGLEMENTS DU SYSTÈME IMMUNITAIRE ................................ 127
RESPONSABILITÉ HUMAINE EN MATIÈRE DE SANTÉ ET D’ENVIRONNEMENT
Objectifs et organisation .............................................................................................................................. 139
Les ressources du site didiersvt.com ..................................................................................................... 141
Sommaire – 3
CHAPITRE 1
L’HÉRÉDITÉ HUMAINE
Dans ce premier chapitre, l’étude de l’hérédité humaine doit permettre aux élèves d’établir
des constats pour définir les caractères héréditaires et établir des liens entre caractères héréditaires,
chromosomes et ADN.
Les connaissances dégagées au cours des quatre activités du chapitre vont servir de bases
à toute cette première partie et, en particulier, dans la construction du premier niveau d’explication
concernant « l’unité de l’espèce humaine », « l’unicité de chaque être humain » et par conséquent
la diversité des individus.
● Les documents présentés en ouverture de ce chapitre vont permettre d’engager le dialogue
avec les élèves et entre eux, et d’aborder ainsi certaines de leurs représentations concernant
l’espèce humaine, ses caractéristiques, la diversité des individus, etc.
Il faut avoir à l’esprit que les constats établis ici seront intégrés dans le premier niveau d’explication
des mécanismes de l’évolution.
●
Chapitre 1 L’hérédité humaine – 5
QUE DOIVENT SAVOIR LES ÉLÈVES AVANT D’ABORDER CE CHAPITRE ?
Les classes précédentes auront permis d’établir des connaissances utiles à la progression comme celles
relatives à « la cellule, unité du vivant » et celles présentant la reproduction sexuée comme
le phénomène biologique à l’origine d’un nouvel individu. Il est important de faire le point sur la maîtrise
de cette connaissance avant d’aborder ce tout premier chapitre.
L E P R O G R A M M E O F F I C I E L (Extrait du B.O. n°6 (vol 2) du 19 avril 2007, hors-série)
Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences
en caractères droits. Le reste du programme est en italique.
Connaissances
Capacités déclinées
dans une situation d’apprentissage
Exemples d’activités
Chaque individu présente
les caractères de l’espèce avec
des variations qui lui sont propres.
Pratiquer une démarche
scientifique : observer, questionner
afin de distinguer un caractère de
l’espèce humaine et ses variations
individuelles.
Observation à partir de différents
supports des caractères présentés
par un individu (caractères
spécifiques et variations
individuelles).
Exploiter des textes, schémas,
photographies… afin de définir
un caractère héréditaire, de mettre
en évidence les variations liées à
l’environnement. [Compétence 5]
Étude d’un arbre généalogique
permettant l’identification de
la nature héréditaire d’un caractère.
Les caractères qui se retrouvent
dans les générations successives
sont des caractères héréditaires.
Les facteurs environnementaux
peuvent modifier certains
caractères. Ces modifications
ne sont pas héréditaires.
Les chromosomes présents
dans le noyau sont le support
du programme génétique.
Exploitation de résultats
d’expériences de transfert
de noyaux cellulaires.
scientifique : observer, questionner,
argumenter afin de localiser
Observation microscopique
le programme génétique.
de cellules montrant
des chromosomes.
Un « complément » au programme, publié le 30 mai 2008, est consultable sur le site ÉduSCOL à l’adresse :
http://eduscol.education.fr/D0082/consult_coll_reste.htm
LES THÈMES DE CONVERGENCE
Ce chapitre peut être intégré au thème de convergence 5 « santé » à partir d’observations sur l’impact
de l’environnement sur certains caractères. Ces transformations qui affectent un individu
ne sont pas héréditaires.
Cette partie du programme prépare les élèves à traiter la partie :
« responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement ».
LA PROGRESSION DANS LE CHAPITRE
Au cours de ces activités, les auteurs ont voulu placer les élèves dans une situation de prise d’informations,
que celles-ci soient données à l’élève ou qu’elles soient construites par lui.
6
Introduction et activité 1 : s’informer/découvrir
(50 minutes)
La première activité est une activité de prise d’informations directement liée au dialogue né de l’analyse
des documents des pages 6 et 7. Des documents scientifiques permettent de cerner les caractères
de l’espèce humaine, en osant les comparer aux caractères des grands singes pour, peut-être,
s’en distinguer définitivement.
Après avoir caractérisé l’espèce humaine, les élèves auront à identifier les variations observées chez
des individus, première étape de la construction des notions d’unité de l’espèce et de diversité des individus.
●
Activité 2 : s’informer/découvrir
(50 minutes)
Les documents sont informatifs et les élèves doivent s’approprier deux connaissances pour découvrir
l’origine des caractères d’un individu :
– les caractères de l’espèce sont héréditaires : ici on s’appuie sur le caractère « couleur des cheveux »
dont la transmission est visualisée dans un arbre généalogique ;
– des caractères peuvent être modifiés par l’environnement, ces modifications ne sont pas héréditaires.
Les auteurs ont choisi la variation de la concentration en mélanine après exposition au soleil.
Les informations acquises, ici, sur l’action des rayons du soleil sur la peau doivent être capitalisées
et reliées à la partie « responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement ».
●
Activité 3 : raisonner et construire des connaissances
(50 minutes)
La connaissance qui est construite au cours de cette activité est : « l’information héréditaire
est contenue dans le noyau ».
Les documents présentent les étapes d’une expérimentation sur des acétabulaires. Il faut que
les élèves analysent les deux expériences proposées, guidés par les questions de la page 13. Ce travail
peut être réalisé simultanément par deux groupes d’élèves. Puis les résultats sont mis en commun.
●
(50 minutes)
Cette activité allie dans la démarche deux modalités de prise d’informations pour découvrir
le support de l’information héréditaire :
– à partir de données scientifiques sur l’histoire de la découverte de l’ADN et sur les caractéristiques
de cette molécule constitutive des chromosomes ;
– en réalisant une manipulation permettant aux élèves d’obtenir, en classe, de l’ADN extrait
d’un tissu végétal.
●
L’ A T E L I E R B 2 i
Cette activité permet à l’élève de construire ou de renforcer :
● une compétence informatique : « utiliser quelques outils d’édition et de mise en forme
dans un document numérique (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « suivre la transmission d’un caractère héréditaire ».
L’élève n’est pas évalué sur sa compétence à construire un arbre généalogique
(ce n’est pas le programme) mais sur compétence à réaliser un document numérique en suivant
des consignes d’utilisation d’outils spécifiques.
Le site : www.disiersvt.com/3/b2i/01.html propose les ressources pour réaliser cette production
que l’élève pourra évaluer en se référant au document de positionnement « élève » du BO
du 16 novembre 2006.
activité 1
Les caractères de l’espèce humaine
Objectifs visés
Cette activité a pour but de replacer l’Homme au sein
monde vivant en énumérant les caractères propres à
l’espèce et leurs variations possibles.
Connaissances construites
Chaque individu présente des caractères de l’espèce
avec des variations qui lui sont propres.
Dans le cadre du socle commun des connaissances et
des compétences, les élèves prennent conscience et
respectent la diversité des individus qui les entourent.
8
Les capacités et les compétences
déclinées au cours de cette activité
● S’informer pour rechercher les caractères propres à
l’espèce humaine (documents a et b).
● Comparer des données chiffrées de biométrie et des
photographies pour identifier les variations possibles
des caractères de l’espèce humaine (documents c et d).
Dans le cadre du socle commun des connaissances et des
compétences, cette activité contribue à accumuler des
arguments permettant de réfuter des idéologies racistes
(documents a, b, c et d).
• Réponses aux questions posées
1 : Les caractères propres à l’espèce humaine sont :
la bipédie complète et permanente, le langage articulé
et élaboré, un cerveau développé et permettant des opérations
complexes.
2 : La taille, la couleur de la peau et des poils et la masse
sont très variables chez l’Homme.
3 : Tous les hommes possèdent en commun la bipédie,
un langage articulé, un cerveau développé ; ce sont les
caractères de l’espèce.
Des variations individuelles de certains caractères, comme
la taille, la teinte de la peau, expliquent les différences observées
au sein de la population humaine.
Matériel et mise en œuvre
Cette activité est organisée en deux blocs :
– étude des caractères propres à l’espèce humaine ;
– étude des variations individuelles au sein de l’espèce
humaine.
Le deuxième document (b) est un extrait d’un entretien
entre deux scientifiques, il permet de préciser les caractères propres à l’espèce par la comparaison avec les
grands singes.
Pour le premier bloc, il est possible de faire appel aux
connaissances des élèves mais aussi à l’étude des individus de la classe. Le premier document (a) permet
de réfléchir au choix de l’image d’un humain « type »,
l’utilisation de ce document historique peut permettre
d’ouvrir un débat sur le choix de cette image par la
Nasa. En effet l’homme et la femme de la plaque sur la
sonde sont une synthèse des principaux types d’humain.
Le deuxième bloc permet de mettre en évidence toutes
les variations des caractères de l’espèce à travers une
série de photos (c) ; dans ce cas, il est aussi possible de
faire appel au vécu des élèves. Des données de biométrie (d) invitent à discuter avec les élèves de la grande
diversité des êtres humains et à argumenter en faveur
du respect et de la tolérance (compétences 5 et 6 du
socle commun).
Ressources (bibliomédiagraphie)
Des ouvrages généraux pour le professeur
et pour les élèves (pour le CDI)
P. Picq et Y. Coppens, Aux origines de l’humanité,
Fayard, 2001
Des sites internet
Sur la sonde Pionner :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_de_Pioneer
Sur les entretiens entre F. Raynal, P. Picq et Y. Coppens :
http://www.diplomatie.gouv.fr/fr/france_829/labelfrance_5343/les-themes_5497/sciences-humaines_
13695/anthropologie_14466/les-grands-singes-sontporteurs-une-partie-nos-origines-entretien-avec-yvescoppens-pascal-picq-no-46-2002_36915.html
Des vidéogrammes
J.-J. Auclair, J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, Unité
et diversité des êtres humains. Notion de génétique
humaine, Jeulin
Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom.
activité 2
L’origine des caractères d’un individu
Objectifs visés
Cette activité permet aux élèves de comprendre l’origine des caractères de chaque individu ainsi que leurs
modifications possibles.
Les caractères qui se retrouvent dans des générations
successives sont des caractères héréditaires.
Les facteurs environnementaux peuvent modifier certains
caractères. Ces modifications ne sont pas héréditaires.
des compétences, cette activité contribue à l’éducation
à la santé.
10
Raisonner pour proposer une hypothèse explicative
au problème de l’origine des caractères (documents
a et b).
● Raisonner pour faire un lien entre un caractère et
sa variation possible au cours de la vie (documents c
et d).
●
Dans le cadre du socle commun des connaissances
et des compétences, cette activité contribue à mettre
en œuvre la capacité d’exploiter des documents pour
mettre en évidence l’importance de l’environnement
sur les variations de certains caractères. Elle contribue
aussi à la réflexion sur les risques pour la santé liés à
l’exposition au soleil (documents c et d).
1 : Le caractère « cheveux roux » de Sabine a pour origine
sa mère Agnès. Elle-même avait hérité de son père ce caractère
particulier.
2 : Plus l’exposition au soleil est prolongée, plus la couleur
de la peau est foncée. Cette couleur s’éclaircit quelques jours
après la fin de l’exposition au soleil.
3 : Le bronzage n’est pas héréditaire car il est lié au temps
d’exposition au soleil. Nous naissons avec un type de peau
particulier, et c’est cette caractéristique qui est transmise
et non pas les variations liées aux facteurs de l’environnement.
4 : L’étude des arbres généalogiques montre que certains
caractères se retrouvent chez plusieurs individus d’une même
famille. L’origine des caractères d’un individu se situe donc
chez les ancêtres, il y a transmission de caractères au fil
des générations. Les caractères de l’espèce et leurs variations
individuelles sont héréditaires.
On peut cependant observer des variations de certains
caractères au cours de la vie, la concentration en mélanine
dans l’épiderme, par exemple, varie en fonction de l’exposition
au soleil. Des facteurs environnementaux influent donc
sur certains caractères, ces modifications de caractères ne sont
pas instantanées, elles sont réversibles et non héréditaires.
Cette activité est organisée en deux blocs :
– l’étude des caractères individuels transmis de génération en génération ;
– l’étude des caractères modifiés par les facteurs de
l’environnement.
Il s’agit dans ce cas de montrer la double origine des
caractères exprimés par les individus.
Le premier bloc de documents permet à travers une
photo (document a) et un arbre généalogique (document b) de montrer la filiation d’un caractère particulier,
le caractère « roux », sur trois générations. Il donne
aussi les codes de construction d’un arbre généalogique
qui seront repris dans les exercices et dans l’activité B2i
proposée en fin de chapitre.
Le deuxième bloc apporte une grande quantité de
documents informatifs. Ceux-ci permettent aux élèves de prendre conscience de l’impact de l’environnement sur l’expression des caractères mais aussi sur
les risques sanitaires liés au soleil (compétence 6 du
cycle commun). Le document c présente la coupe
schématique de la peau et localise le lieu de synthèse
de la mélanine, le tableau (document d) présente la
classification des principaux phototypes et les risques
sanitaires associés. Le texte (document e) sensibilise
les élèves à la fonction de la mélanine et surtout à
l’importance d’une protection adaptée malgré la présence de mélanine. L’ensemble des documents de ce
bloc a été construit à partir du site gouvernemental de
sensibilisation aux risques liés à l’exposition au soleil.
J.-L. Rossignol, Abrégé de génétique, Masson, 1996
Des ouvrages généraux pour les élèves
(pour le CDI)
Sciences et vie junior, hors série, n° 70 (octobre 2007)
R. Poitrenaud, A. Delobbe, G. Delobbe, Les enjeux de la
génétique, Pemf, 2002
T. Petit, C. de Tanger, Esther a les yeux verts, Jamais
trop tard Eds, 2007
Des sites internet
Sur les risques sanitaires et le soleil :
http://www.sante.gouv.fr/htm/dossiers/bronzage_uv/
risques.htm
Des vidéogrammes
J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, Information
génétique I, Jeulin
activité 3
Le lieu de stockage
de l’information héréditaire
Objectifs visés
Cette activité permet aux élèves de découvrir la localisation du support des informations héréditaires.
Identifier un problème scientifique (document a).
Identifier et éprouver une hypothèse pour résoudre
le problème posé (documents b et c).
●
●
Les informations héréditaires sont localisées dans le
noyau.
des compétences, cette activité contribue à la présentation
claire des différentes étapes de la démarche scientifique
(observer, questionner, argumenter pour relier noyau et
information héréditaire).
12
des compétences, cette activité contribue à pratiquer
une démarche scientifique pour localiser le programme
génétique (documents a, b et c).
1 : Les scientifiques recherchent le lieu de stockage de
l’information héréditaire.
2 : Le stockage de l’information héréditaire se situe dans
le noyau de la cellule.
3 : Dans l’expérience 1, on observe l’importance du noyau dans
la régénération de la cellule de l’acétabulaire.
Dans l’expérience 2, on vérifie l’importance du noyau dans
la transmission des caractéristiques de l’acétabulaire et donc
le stockage de cette information dans le noyau.
4 : Les expériences réalisées au laboratoire sur les acétabulaires
permettent de localiser le lieu où sont stockées les informations
héréditaires : elles sont situées dans le noyau des cellules.
Cette activité est construite pour présenter aux élèves
les différentes étapes de la démarche scientifique :
– la problématisation ;
– la recherche d’une hypothèse ;
– la validation de l’hypothèse par l’expérimentation ;
– la réponse provisoire au problème.
À travers cette série d’expériences historiques (Joachim
Hammerling, 1930) les élèves découvrent toutes les étapes de la démarche scientifique en localisant dans le
noyau le lieu de stockage de l’information héréditaire.
Le choix de cette expérience sur les végétaux alors que
le chapitre traite de l’Homme doit permettre aux élèves
de généraliser les découvertes sur l’ensemble du monde
vivant et montre les limites de l’expérimentation. C’est
l’occasion de discuter de l’éthique de l’expérimentation
sur toutes les espèces vivantes (compétence 7).
Il est possible de transférer ces découvertes à partir des
expériences sur le transfert du noyau chez les amibes
(voir les sites Internet présentés ci-dessous).
Le document a est une photo, elle est associée à une
petite fiche de présentation de l’algue. Le document
suivant montre l’importance du noyau dans la régénération des parties sectionnées et le dernier document
valide l’hypothèse de la localisation de l’information
héréditaire dans le noyau.
Voir page 11
Des sites internet
Sur l’expérience de transferts de noyaux sur l’acétabulaire :
http://www.ac-creteil.fr/svt/Exo/EXo2/nucleo_cyto/acetab/exo_acetab.htm
Pour aller plus loin :
• sur l’expérience de transferts de noyaux sur l’amibe :
http://www.ac-creteil.fr/svt/Exo/EXo2/nucleo_cyto/
amibe/exo_amibes.htm
• sur le transfert de noyau et le clonage (inrp) :
http://www.inrp.fr/biotic/procreat/clonage/html/
ReconstitutionEmbryons.htm
activité 4
Le support de l’information héréditaire
dans le noyau
Objectifs visés
Cette activité permet aux élèves de découvrir le support
des informations héréditaires, les chromosomes constitués d’ADN, ainsi que de suivre un protocole d’extraction
de l’ADN.
Le support des informations héréditaires sont les chromosomes présents dans le noyau.
Chaque chromosome est constitué d’ADN. L’ADN est
une molécule qui se pelotonne lors de la division cellulaire, ce qui rend visibles les chromosomes.
des compétences, cette activité contribue à la connaissance des caractéristiques du vivant.
14
S’informer de la constitution du noyau et du support
de l’information génétique (document a).
● Comparer le contenu du noyau d’une cellule qui ne se
divise pas et d’une cellule qui se divise (document b).
●
des compétences, cette activité contribue à mettre en
œuvre la capacité de manipuler et de respecter les consignes d’une fiche technique (document c).
1 : Le support des informations à l’origine des caractères
des individus est l’ADN de l’ensemble des chromosomes
d’une cellule.
2 : L’étape 1 entraîne la dissociation des cellules du tissu
végétal. L’étape 2 entraîne la rupture de la membrane plasmique
des cellules. L’étape 3 permet la récupération uniquement de
l’ADN. Les étapes 4 et 5 permettent la précipitation de l’ADN
et l’étape 6 permet la coloration spécifique de l’ADN par
le réactif de Feulgen.
3 : Dans une cellule qui ne se divise pas, la molécule d’ADN
est très légèrement pelotonnée et les chromosomes ne sont pas
distinguables, alors que dans une cellule qui se divise,
la molécule d’ADN est pelotonnée et les chromosomes
deviennent distinguables.
4 : Le support des informations déterminant les caractères
héréditaires est l’ADN qui forme des chromosomes. La molécule
d’ADN d’un chromosome est invisible lorsque la cellule
ne se divise pas. Au moment de la division cellulaire,
elle se pelotonne donc le chromosome devient visible.
L’exemple de l’oignon et la coloration de Feulgen ont
été choisis pour l’ensemble des observations de cette
activité.
Réalisation de la coloration au réactif de Feulgen des
racines d’oignon
La coloration des cellules de racine d’oignon peut être
réalisée à la main, par le professeur ou par les élèves. La
coloration de Feulgen nécessite cependant la manipulation d’acide chlorhydrique, qui ne peut être réalisée
par les élèves. Il faut donc privilégier le vert de méthyle
si la manipulation doit être entièrement réalisée par les
élèves.
1) Placer les apex racinaires d’oignon dans un tamis.
2) Placer le tamis dans un verre de montre contenant de
l’acide chlorhydrique 1M à 60 °C pendant 12 minutes.
3) Transférer le tamis dans un verre de montre vide et
rincer les apex racinaires avec de l’eau distillée.
4) Transférer le tamis dans un verre de montre contenant de la fuschine (ou du réactif de Schiff) pendant
15 minutes.
5) Placer les apex racinaires entre une lame et une lamelle
dans de l’acide éthanoïque à 45 %, écraser légèrement
les apex racinaires avec le plat du pouce et observer au
microscope.
L’extraction d’ADN est une manipulation longue
mais simple. Elle peut être réalisée avec de nombreux
tissus végétaux (pomme, banane, chou-fleur, kiwi…) ou
animaux (foie…). Pour être spécifique, la coloration de
Feulgen nécessite une hydrolyse à 60 °C en présence
d’acide chlorhydrique 1M. Pour que le protocole soit
réalisable par les élèves, cette étape a été omise dans le
manuel : la coloration obtenue avec le réactif de Schiff
seul n’est donc en réalité pas spécifique de l’ADN.
Voir page 11
Des sites internet
Sur l’extraction d’ADN :
http://www.ac-versailles.fr/etabliss/lyc-lecorbusierpoissy/SVT/TP_2eme/ADN.HTM
Sur le principe de la coloration de Feulgen :
http://histologie.euro-bioweb.com/pages/coloration_
feulgen.html
Des vidéogrammes
génétique I, Jeulin : chromosomes et information génétique, extraction d’ADN.
ADN, molécule informative, Jeulin (extrait de Information génétique I, Jeulin) : extraction d’ADN.
exercices
je vérifie mes connaissances
1 QCM
4 Un dessin
1 a ; 2 b et c ; 3 a et b.
cellule en
division
2 Vocabulaire et rédaction
chromosome
a Chaque individu possède les caractères de l’espèce
cytoplasme
et les variations individuelles qui lui sont propres.
b Les caractères d’un individu sont transmis de façon
héréditaire et peuvent êtres modifiés par les facteurs
de l’environnement.
c L’ADN est le constituant principal des chromosomes
situés dans le noyau de chaque cellule.
membrane
plasmique
noyau
3 Définitions
a 1 ; b 3 ; c 2.
j’applique mes connaissances
• exercice guidé
5 La maladie des princes
6 La brachydactylie
1 Alexis Romanov est l’arrière petit-fils de Victoria
par sa mère.
2 L’origine de la maladie d’Alexis est sa famille
maternelle.
3 Seuls les hommes de cette famille semblent être
atteints d’hémophilie, sur les 46 individus présentés,
on compte 10 hommes atteints et aucune femme.
Hypothèse : la maladie peut être transmise par
les femmes sans qu’elles n’en souffrent.
4 Oui la maladie d’Henri de Prusse confirme
notre réponse, car il est aussi un arrière petit-fils de
Victoria par sa mère. La maladie est donc transmise
par les femmes et a pour origine la reine Victoria.
1 À chaque génération de cette famille, il y a
des individus atteints de brachydactylie.
2 La brachydactylie est une maladie héréditaire
car elle est transmise de génération en génération.
16
7 Une équipe nationale de rugby
bien diversifiée
10 Le bronzage
1 Tous les joueurs sont bipèdes, leurs crânes sont
de la teinte de la peau, elle est donc un caractère
individuel hérité.
2 La disparité de bronzage s’explique par des disparités
d’exposition au soleil liées au port de sandalettes
ajourées aux pieds, et donc par la disparité de production
de mélanine.
3 Le soleil, facteur de l’environnement, influence
la production de mélanine et donc modifie la teinte
de la peau.
développés et leurs visages à face plate sont organisés
de la même manière.
2 Dans cette équipe de rugby, les tailles varient,
les couleurs de peau et de poil sont différentes
et la forme des visages est variable (forme du nez,
des lèvres, du menton...).
3 Les compétences physiques de chaque individu
sont en partie héréditaires et en partie acquises.
En effet, chaque individu est né avec une corpulence,
une taille et une masse musculaire particulières :
ces aptitudes sont héréditaires. Cependant c’est par
l’entraînement que les aptitudes seront développées
et pourront mener au niveau requis pour appartenir
à l’équipe nationale.
8 L’albinisme
1 Le grand-père et la tante de Madeleine sont atteints
d’albinisme, cette maladie est transmise de génération
en génération, elle est donc héréditaire.
2 Le soleil n’a pas d’influence sur la coloration de
sa peau car Madeleine ne peut produire de
la mélanine. Cependant le soleil garde ses effets
néfastes, par l’intermédiaire des UV, sur les cellules
de la peau qui n’est pas protégée par la mélanine.
La peau de Madeleine est donc très sensible au soleil,
une protection totale est indispensable.
1 La production de mélanine est à l’origine
11 Transfert de noyau chez le xénope
1 John Gurdon a obtenu un ovule de xénope à noyau
de xénope albinos en transplantant un noyau de
xénope albinos dans un ovule énucléé de xénope vert.
Cet ovule ré-nucléé a évolué en têtard de xénope
albinos puis en xénope albinos adulte.
2 C’est le noyau qui porte les informations héréditaires
du xénope albinos. Le transfert du noyau de xénope
albinos a donc contrôlé le développement en xénope
albinos de cet ovule prélevé chez un xénope vert.
3 Ce noyau ne provient pas d’une cellule sexuelle,
il provient d’une cellule de l’intestin d’un têtard albinos.
9 Du football en altitude
1 Lorsque l’on s’entraîne en altitude, le manque
de dioxygène dans l’air provoque l’augmentation
de la concentration en hématies dans le sang (plus de
10 %). L’augmentation du nombre de globules rouges
favorise l’acheminement de dioxygène aux muscles et
donc améliore les capacités musculaires.
2 L’acclimatation n’est pas héréditaire car elle ne dépend
que de la concentration en dioxygène dans l’air.
Elle varie beaucoup au cours de la vie en fonction
d’un facteur environnemental particulier :
la concentration en dioxygène de l’air.
CHAPITRE 2
LES CHROMOSOMES,
SUPPORTS DE L’HÉRÉDITÉ
L’objectif de ce chapitre est de découvrir le lien entre les chromosomes et l’information génétique,
et donc les liens entre les chromosomes, l’unité et la diversité des êtres humains.
L’étude de caryotypes humains ainsi que des paires de chromosomes homologues permet d’expliquer
l’unité des êtres humains : ils ont tous les mêmes chromosomes portant les mêmes gènes qui portent
une information génétique donnée. L’étude des différentes versions d’un gène permet d’expliquer
la diversité des êtres humains : pour chaque gène, il existe des allèles différents qui portent des informations
génétiques différentes.
● Les documents présentés en ouverture de ce chapitre sont des indices et des bases pour engager
un dialogue avec les élèves sur le lien entre chromosomes et génétique.
●
Chapitre 2 Les chromosomes, supports de l’hérédité – 19
Dans le chapitre précédent, les élèves ont découvert que certains caractères sont héréditaires et que
l’expression de ces caractères est dirigée par des informations héréditaires portées par les chromosomes
et plus particulièrement par l’ADN qui les constitue. Ces connaissances sont essentielles pour la progression
dans ce chapitre.
Connaissances
Chaque cellule d’un individu de
l’espèce humaine possède 23 paires
de chromosomes, l’une d’elles
présente des caractéristiques
différentes selon le sexe.
Étude de caryotype permettant
la mise en relation de la nature
des chromosomes sexuels avec
le sexe d’un individu.
Un nombre anormal de
chromosomes empêche
le développement de l’embryon ou
entraîne des caractères différents
chez l’individu concerné.
Étude de caryotype permettant
la mise en relation des caractères
différents d’un individu avec un
caryotype présentant des anomalies
chromosomiques.
Chaque chromosome contient
de nombreux gènes. Chaque gène
est porteur d’une information
génétique. Les gènes déterminent
les caractères héréditaires.
Un gène occupe la même position
sur chacun des chromosomes
d’une paire.
Il peut présenter des versions
différentes appelées allèles.
La molécule d’ADN présente
des différences selon les allèles.
Exploiter une photographie
de caryotypes afin d’argumenter un
lien entre caractères
et chromosomes.
scientifique : observer, questionner,
argumenter pour relier les gènes
et les caractères héréditaires.
Étude de cas cliniques (myopathie,
nanisme, mucoviscidose, présence
anormale ou absence du gène SRY
ou TDF…) permettant la mise en
relation de l’information génétique
et du caractère correspondant.
Étude de documents (concernant
les groupes sanguins du système
ABO) pour mettre en évidence
l’existence d’allèles.
Les cellules possèdent, pour un
même gène, soit deux fois le même
allèle, soit deux allèles différents.
Dans ce dernier cas, les deux
allèles peuvent s’exprimer, ou
l’un peut s’exprimer et pas l’autre.
20
Ce chapitre peut être intégré à deux thèmes de convergence :
• thème 5, « santé » : les notions construites autour de la notion d’information génétique et, en particulier,
la notion de gène constituent les bases scientifiques nécessaires à la compréhension de certains mécanismes
biologiques à l’origine de problèmes génétiques.
• thème 4, « importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde » :
l’approche statistique de la fréquence des anomalies chromosomiques met en relation des faits permettant
d’établir des hypothèses quant aux risques génétiques encourus.
Les auteurs ont voulu faire découvrir, pas à pas, les spécificités des chromosomes humains
et les liens établis entre caractères des individus et gènes.
Introduction et Activité 1 : s’informer/découvrir
(50 minutes)
Les médias sont des sources d’information sur la mucoviscidose et sur l’utilisation des empreintes génétiques.
Qu’en ont retenu les élèves ? Les documents présentés en introduction vont permettre de faire dire
aux élèves leurs représentations.
L’activité 1 fait découvrir les chromosomes humains, les caryotypes et les anomalies du nombre
des chromosomes. C’est une activité de compilation d’informations tirées des documents présentés.
●
(50 minutes)
Cette activité permet de localiser les informations génétiques sur les chromosomes et de construire
les connaissances suivantes :
– les chromosomes sont le support du programme génétique ;
– chaque chromosome contient de nombreux gènes ;
– chaque gène est porteur d’une information génétique et détermine un caractère héréditaire ;
– un gène occupe la même position sur chacun des chromosomes d’une paire.
●
(50 minutes)
L’activité permet d’affiner la notion de gène en montrant la diversité des allèles. L’exemple choisi
est celui du gène « groupe sanguin ». Cet exemple sera repris dans le chapitre 4. En informant
les élèves sur la composition variable des molécules d’ADN de ce gène, on l’amène à construire
les connaissances suivantes :
– un gène peut présenter des versions différentes appelées allèles ;
– la molécule d’ADN présente des différences selon les allèles ;
– les cellules possèdent, pour un même gène soit deux fois le même allèle, soit deux allèles différents.
Dans ce dernier cas, les deux allèles peuvent s’exprimer ou l’un peut s’exprimer et pas l’autre.
●
● une compétence informatique : « utiliser quelques outils d’édition et de mise en forme dans
un document numérique (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « établir un lien entre les allèles d’un individu
et ses caractères héréditaires ».
L’élève doit compléter la carte génétique de deux paires de chromosome à l’aide des indications fournies
sur les allèles d’une série de gènes possédés par un individu donné.
Le site : www.disiersvt.com/3/b2i/02.html propose les ressources pour réaliser cette production que l’élève
pourra évaluer en se référant au document de positionnement « élève » du BO du 16 novembre 2006.
activité 1
Les chromosomes de l’espèce humaine
Objectifs visés
Cette première activité permet aux élèves de découvrir
que tous les êtres humains possèdent les mêmes chromosomes, à l’exception de la paire de chromosomes sexuels.
Chaque cellule d’un individu de l’espèce humaine
possède 23 paires de chromosomes. Une de ces paires
est différente selon le sexe.
Un individu possédant un nombre anormal de chromosomes présente des caractères particuliers ou meurt au
cours du développement embryonnaire.
● Comparer le caryotype d’un homme et celui d’une
femme (documents a et b).
● Comparer les caractères d’individus sains et ceux
d’individus ayant une anomalie du nombre de chromosomes (documents c et d).
1 : Les chromosomes d’un homme sont identiques à ceux
d’une femme (même nombre : 46, même taille,
des chromosomes par paire) sauf pour la dernière paire :
un homme possède un chromosome X et un chromosome Y
alors qu’une femme possède deux chromosomes X.
22
2 : L’anomalie chromosomique à l’origine du syndrome
de Down est la présence d’un troisième chromosome 21.
Les conséquences de la présence de ce chromosome excédentaire
sont un aspect physique particulier, des anomalies cardiaques et
un retard mental.
3 : La trisomie XXY, la monosomie 21, la trisomie 21 et
la trisomie 18 entraînent des anomalies de l’aspect physique,
de la fécondité ou des malformations de certains organes, donc
un nombre anormal de chromosomes peut entraîner l’apparition
de caractères différents. La trisomie 13 et les trisomies et
monosomies autres que les trisomies XYY et XXX entraînent
la mort avant la naissance, donc un nombre anormal de
chromosomes peut empêcher le développement de l’embryon.
4 : Les caractéristiques des chromosomes de l’espèce humaine
sont : les chromosomes sont au nombre de 46, par paires,
avec une paire différente pour les hommes et les femmes.
La construction de caryotypes n’étant plus au programme,
cette séance est consacrée à leur simple observation.
Cependant, pour illustrer de manière plus dynamique le
document a, un vidéogramme présentant la méthode de
construction du caryotype peut être utilisé.
Pour faciliter la comparaison des caryotypes (documents
b et c), l’utilisation de transparents superposables peut
être envisagée.
L’observation des caryotypes ne permet généralement
pas d’observer les deux chromatides de chaque chromosome. Une représentation des chromosomes avec une
seule chromatide a donc été choisie pour l’ensemble
de ce chapitre : la deuxième chromatide n’apparaîtra
que lors de l’étude de la transmission de l’intégralité de
l’information génétique au cours de la division cellulaire.
Il est cependant possible de commencer à construire des
maquettes de chromosomes (à une ou deux chromatides, selon le choix pédagogique fait) : chaque binôme
peut ainsi réaliser une paire de chromosomes.
B. Alberts (Sous la direction de), Biologie moléculaire de
la cellule, Flammarion Médecine-Sciences, 2004
D. Hartl et E.W. Jones, Génétique : les grands principes,
Dunod, 2003
B. Lewin, Gènes, Flammarion Médecine – Sciences, 2001
E. Passarge, Atlas de poche de génétique, Flammarion
Médecine – Sciences, 2003
J.-L. Rossignol et al., Génétique : gènes et génomes,
Dunod, 2000
(pour le CDI)
M. Brookes, Tout ce que vous vouliez savoir sur la
génétique, Le Pré aux Clercs, 2000
Collectif, La génétique, coll. « Les docs des incollables »,
Play Bac, 2004
Des sites internet
Des animations sur les chromosomes, les gènes, les allèles, etc. :
http://www.gene-abc.ch/index_f.html
Des petits dessins animés sur les notions du programme :
http://museum.agropolis.fr/pages/dossiers/genetique/
genetique.htm
Des logiciels
B. Bringer, Y. Levigne, Logiciel Génétique : unité et
diversité des êtres humains, Jeulin, 2005 : comparaison
de caryotypes, chromosomes supports du programme
génétique, association des chromosomes par paires, détection des anomalies chromosomiques chez l’embryon
Des vidéogrammes
génétique I, Jeulin : déterminisme chromosomique du
sexe, micromanipulation sur les chromosomes
J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, Hérédité et génétique humaine, Jeulin : réalisation d’un caryotype de
cellule humaine, comparaison de caryotypes masculin et
féminin, dépistage des anomalies chromosomiques
J.-J. Auclair, J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, La
détection des anomalies chromosomiques : caryotypes
et sondes chromosomiques, Jeulin
et diversité des êtres humains. Notions de génétique humaine, Jeulin : comparaison de caryotypes et
mise en relation avec des anomalies
D. Vosgien, Le caryotype : un élément de diagnostic
anténatal, Pierron
activité 2
Localisation de l’information héréditaire
sur les chromosomes
Objectifs visés
Cette activité permet aux élèves de découvrir les notions
de gène, d’information génétique et de programme
génétique.
Un gène est une portion d’ADN qui porte une information
génétique déterminant un caractère héréditaire.
Chaque chromosome porte de nombreux gènes. Un
gène occupe la même position sur chacun des deux
chromosomes d’une paire.
24
Exploiter une photographie de caryotype et le
compte-rendu d’une expérience pour argumenter un
lien entre caractère héréditaire, gène et chromosome
(documents a et b).
● Exploiter le résultat de la localisation d’un gène et
une carte génétique pour comprendre la localisation
des gènes sur les chromosomes (documents c et d).
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche scientifique, notamment savoir observer un caryotype anormal,
questionner puis argumenter à partir des résultats d’une
expérience afin d’atteindre les objectifs visés.
1 : Chez un individu atteint du syndrome du cri du chat,
un des chromosomes 5 est plus court : il lui manque l’extrémité
supérieure.
2 : La portion d’ADN située à l’extrémité du chromosome 5 porte
l’information génétique qui permet la fabrication d’une molécule,
la delta-caténine, qui permet le développement du cerveau.
On appelle cette portion d’ADN le « gène delta-caténine ».
3 : On observe sur le document d que le chromosome 3 porte
1469 gènes et que le chromosome 5 porte 1268 gènes.
On en déduit qu’un chromosome porte de nombreux gènes.
On observe sur le document c que les deux chromosomes 3
portent le gène FRP1 au même endroit. On en déduit que
les deux chromosomes d’une même paire portent les mêmes
gènes aux mêmes endroits.
4 : Dans les chromosomes, les informations héréditaires
sont portées par des portions d’ADN appelées gènes.
Un chromosome porte de nombreux gènes et les deux
chromosomes d’une même paire portent les mêmes gènes
aux mêmes endroits.
L’exemple du syndrome du cri du chat (documents a
et b) a été utilisé ici pour mettre en évidence le lien
entre chromosome, gène et caractères héréditaires car
l’anomalie chromosomique portée par les personnes
atteintes est visible sur le caryotype. Cependant, d’autres
maladies génétiques liées à des anomalies chromosomiques peuvent être utilisées, notamment le syndrome
de Di George (La détection des anomalies chromosomiques : caryotypes et sondes chromosomiques,
Jeulin) ou les maladies citées par le programme.
Pour faciliter la comparaison du caryotype d’un individu
atteint du syndrome du cri du chat et celui d’un individu
sain (document a), l’utilisation de transparents superposables peut être envisagée.
À partir de l’observation des documents c et d, les élèves
peuvent compléter leur maquette de paire de chromosomes en localisant certains gènes. Si leurs chromosomes
ont deux chromatides, le document c permet également
de montrer que les deux chromatides de chaque chromosome possèdent les mêmes gènes aux mêmes endroits
car chaque chromosome présente deux points jaunes
donc deux gènes FRP1.
Voir page 23
(pour le CDI)
Auffray Charles, Qu’est-ce qu’un gène ?, Le Pommier,
2004
Cherfas Jérémy, Le génome humain, Campus Press,
2003
Douzou Pierre, La saga des gènes racontée aux jeunes,
Odile Jacob, 1996
Des sites internet
L’association francophone du cri du chat (AFCC) :
http://www.criduchat.ch/
La carte génétique de tous les chromosomes humains :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/
Des vidéogrammes
J.-J. Auclair, J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, La
détection des anomalies chromosomiques : caryotypes
et sondes chromosomiques, Jeulin : emploi des sondes
chromosomiques, détection d’anomalies (syndrome de
Di Georges)
et diversité des êtres humains. Notions de génétique
humaine, Jeulin : cartes génétiques, localisation de
gènes (groupes sanguins, albinisme)
activité 3
Un gène, des informations génétiques différentes
Objectifs visés
Cette activité permet aux élèves de découvrir la notion
d’allèle, de dominance, de récessivité et de codominance (sans que ces derniers termes soient employés).
Un gène peut exister sous plusieurs versions, appelées
allèles : leur molécule d’ADN est différente.
Pour un même gène, les cellules possèdent soit deux
fois le même allèle, soit deux allèles différents. Dans ce
cas, soit les deux allèles s’expriment, soit l’un s’exprime
et pas l’autre.
26
Exploiter des résultats historiques, un arbre généalogique et une carte génétique pour déterminer l’origine
génétique du groupe sanguin (documents a et b).
● Comparer la structure d’un même gène chez plusieurs
personnes pour comprendre la notion d’allèle (document c).
● Comparer les allèles possédés par des individus de
groupes sanguins différents pour comprendre la notion
d’expression des allèles (document d).
●
1 : On observe sur le document a qu’il existe 4 groupes sanguins :
A, B, AB et O. On en déduit que le groupe sanguin est
un caractère qui varie d’un individu à l’autre. On observe
sur le document b qu’il n’existe qu’un seul gène qui détermine
le groupe sanguin et qu’il est situé sur le chromosome 9.
On en déduit que le caractère groupe sanguin n’est déterminé
que par un seul gène, le gène « groupe sanguin ».
2 : Il existe 3 allèles du gène « groupe sanguin » : l’allèle A,
l’allèle B et l’allèle O. On remarque que les molécules d’ADN
de ces trois gènes sont différentes. La molécule d’ADN de l’allèle B
a trois composants différents de l’allèle A (le composant n° 523
est vert au lieu de rouge, le composant n° 700 est orange au
lieu de vert, le composant n° 793 est orange au lieu de rouge et
le composant n° 800 est rouge au lieu de vert) et a un composant
en plus (le composant rouge n° 702). La molécule d’ADN de
l’allèle O a un composant en moins que l’allèle A (il manque le
composant vert n° 257) et un composant en plus (le composant
rouge n° 702).
3 : Pour l’individu 1, les deux allèles A s’expriment. Pour
l’individu 2, l’allèle A s’exprime et l’allèle O ne s’exprime pas.
Pour l’individu 3, les deux allèles B s’expriment. Pour l’individu
4, l’allèle B s’exprime et l’allèle O ne s’exprime pas. Pour
l’individu 5, les deux allèles O s’expriment. Pour l’individu 6,
les deux allèles A et B s’expriment.
4 : Un gène ne fournit pas toujours la même information
génétique car il n’a pas toujours la même molécule d’ADN.
L’exemple des groupes sanguins a été utilisé ici pour
mettre en évidence les différents allèles d’un gène sans
qu’il y ait de pathologie associée à l’un des allèles étudiés. Cet exemple peut également être étudié à l’aide du
logiciel gratuit Allèles ABO.
La structure de la molécule d’ADN n’étant pas connue des
élèves, l’utilisation du logiciel Anagène pour comparer les
allèles du gène « groupe sanguin » est trop compliquée.
Une représentation simplifiée de la molécule d’ADN a
donc été choisie ici, mais pour faciliter la comparaison de
ces molécules, l’utilisation de transparents superposables
peut être envisagée.
Cette activité peut être complétée par l’atelier B2i.
Voir page 23
Des logiciels
Allèles et groupes sanguins ABO :
http://wwwppeda.free.fr/logiciels/3e-allelesABO.htm
exercices
1 QCM
4 Garçon ou fille ?
1 b ; 2 c ; 3 b ; 4 b.
Le caryotype présente 23 paires de chromosomes dont
une paire XY, donc ce caryotype est celui d’un garçon.
2 Définitions
5 Anomalie génétique
a 3 ; b 2 ; c 1.
Dans ce caryotype, il y a 3 chromosomes 21 au lieu
de 2 (il s’agit d’une trisomie 21).
3 Questions-réponses
a Un homme possède 46 chromosomes dont une paire
XY alors qu’une femme possède 46 chromosomes dont
une paire XX.
b Les conséquences d’un nombre anormal de
chromosomes sont la mort de l’embryon ou l’apparition
de caractères particuliers.
c Les allèles d’un même gène diffèrent par leur molécule
d’ADN.
• exercice guidé
6 La mucoviscidose
7 Groupes sanguins
1 a Le texte indique que la mucoviscidose affecte
1
souvent plusieurs individus d’une même famille.
On en déduit que la mucoviscidose est une maladie
héréditaire.
b Le texte indique que tous les individus atteints
de mucoviscidose possèdent deux allèles m du gène
déterminant la quantité de mucus sécrété.
On en déduit que la mucoviscidose est une maladie
qui dépend de la présence de cet allèle, donc que
c’est une maladie génétique.
2
Paire de chromosomes 7
d’un individu atteint de mucoviscidose.
Globule rouge
du groupe B
3
molécule B
2
Paires de
chromosomes 9
d’un individu de
groupe sanguin A
m
28
M
M
A
molécule B
Paires de
chromosomes 9
d’un individu de
groupe sanguin B
B
ou
m
Paires de chromosomes 7 possibles
que peut posséder un individu sain.
M
Globule rouge
du groupe O
molécule A
A
m
Globule rouge
du groupe AB
A
B
ou
O
B
O
Paire de
chromosomes 9
d’un individu de
groupe sanguin O
O
O
8 Le syndrome de Turner,
une maladie chromosomique
2 Le caryotype d’un individu atteint du syndrome
de Turner montre qu’Alexia n’a qu’un seul chromosome X
au lieu de deux.
3 Le syndrome de Turner est dû à l’absence
d’un des deux chromosomes X qui porte des gènes.
Donc le syndrome de Turner a une origine génétique.
1 Les symptômes de la maladie d’Alexia sont
une petite taille, une puberté retardée et parfois
une stérilité.
9 Seuls les hommes peuvent être daltoniens
1
Individu A
Individu B
Individu C
Individu D
Individu E
V
0
0
0
V
Localisation
des allèles du gène
du daltonisme
X
Sexe des individus
Y
X
Y
0
X
X
V
X
X
V
X
X
masculin
masculin
féminin
féminin
féminin
Production
de pigment vert
Oui
Non
Non
Oui
Oui
Individu daltonien
Non
Oui
Oui
Non
Non
2 L’individu D possède un allèle 0 qui ne dirige pas
la fabrication du pigment vert, donc il est porteur du
daltonisme. Cet individu possède également un allèle
V qui dirige la fabrication du pigment vert, donc il est
sain. Cet individu est donc porteur sain du daltonisme.
3 L’individu B et l’individu C sont daltoniens. L’un est
un homme, l’autre est une femme. Donc l’affirmation
« Seuls les hommes peuvent être daltoniens » est
fausse (mais plus d’hommes sont daltoniens car il ne
leur faut qu’un seul allèle 0 pour être daltoniens alors
qu’il en faut deux pour les femmes).
4 Paire de chromosomes
Paire de chromosomes
sexuels d’un garçon
lisant « 42 »
sexuels d’un garçon
lisant « 4 »
V
Y
X
sexuels d’une fille
lisant « 4 »
1 Les fœtus b et e ne possèdent pas d’anomalie
Y
sexuels d’une fille
lisant « 42 »
ou
0
0
X
X
0
V
X
1 On observe que cet homme possède deux
chromosomes X. Il devrait donc être une femme.
2 On observe que le gène SRY est localisé sur un des deux
chromosomes X. Ce gène dirige la formation des testicules.
3 Cette personne possède un gène SRY qui dirige la
formation des testicules. Il possède donc des testicules,
donc c’est un homme. Cependant, il n’a pas de
chromosome Y en entier. On peut donc supposer
qu’un autre gène du chromosome Y dirige la production
de spermatozoïdes et qu’il ne possède pas ce gène /
on peut supposer qu’il faut avoir un chromosome Y
entier pour produire des spermatozoïdes.
11 Le repérage d’une maladie chromosomique
avant la naissance
0
X
10 Stérilité et génétique
X
V
V
X
X
chromosomique. Le fœtus a ne possède qu’un
chromosome 13 au lieu de deux. Le fœtus c possède
trois chromosomes 21 au lieu de deux : c’est une
trisomie 21. Le fœtus d possède trois chromosomes X
et un chromosome Y.
2 Les fœtus ne possédant pas d’anomalie
chromosomique sont viables. Le fœtus c qui a
une trisomie 21 est viable (il aura le syndrome de Down).
Les fœtus a et d ne sont pas viables.
CHAPITRE 3
INFORMATION GÉNÉTIQUE
ET DIVISION CELLULAIRE
L’étude de la division cellulaire est abordée pour découvrir comment est transmise et conservée
l’information génétique portée par les chromosomes. C’est l’analyse de l’évolution de l’ADN qui en est
le révélateur. La connaissance simple des mécanismes de la division cellulaire dans la transmission
de l’information génétique de cellule à cellule est indispensable pour comprendre le lien entre cancer
et multiplication anarchique des cellules qui le constituent.
un dialogue avec les élèves sur l’importance biologique de la division cellulaire et sur les risques d’une
perturbation de ce phénomène.
●
Chapitre 3 Information génétique et division cellulaire – 31
En quatrième, la notion de division cellulaire est abordée pour justifier le développement d’un
embryon à partir d’une cellule-œuf. La connaissance est déduite de l’observation de premiers stades
du développement embryonnaire. Le rappel de cet acquis est important et il est à croiser avec
les informations qui peuvent émerger de l’analyse de l’image du fœtus.
Cette année, dans les chapitres précédents, les élèves ont découvert les chromosomes et leur constituant
– l’ADN –, leur fonction dans l’hérédité des caractères et leur rôle de support de l’information génétique.
Ces connaissances sont essentielles pour la progression dans ce chapitre.
Connaissances
Les cellules de l’organisme,
à l’exception des cellules
reproductrices, possèdent la même
information génétique que la
cellule-œuf dont elles proviennnent
par divisions successives.
Observer, questionner, formuler
et valider des hypothèses afin
d’établir le mécanisme permettant
la conservation de l’information
génétique au cours des divisions
cellulaires.
Étude de documents sur le maintien
du nombre de chromosomes et de
l’information génétique lors d’une
divison cellulaire.
Observation de vidéogrammes,
afin de suivre le devenir des
chromosomes pendant la divison
La division d’une cellule :
Exploiter un graphique, un
cellulaire.
– est préparée par la copie de
vidéogramme afin d’identifier les Comparaison du caryotype de
chacun de ses 46 chromosomes ; étapes de la division d’une cellule. la cellule-œuf à celui des autres
– se caractérise par la séparation [Compétence 5]
cellules qui en sont issues.
des chromosomes obtenus, chacune Exprimer les résulats d’une
Manipulation de maquettes
des deux cellules formées recevant recherche :
permettant de rendre compte
23 chromosomes identiques à
réaliser un schéma représentant la du devenir des chromosomes lors
ceux de la cellule initiale.
répartition des chromosomes lors de la mitose.
des divisions cellulaires.
Étude de l’évoluton de la quantité
Le cancer est le résultat d’une
d’ADN au cours de la division
prolifération incontrôlée de cellules.
cellulaire.
Ce chapitre peut être intégré au thème de convergence 5 « Santé » pour viser l’objectif éducatif :
« réduction des comportements à risques liés à l’environnement et aux rythmes de vie ».
En lien avec un point de la partie « responsabilité humaine en matière de santé », les élèves
auront la possibilité de compléter voire d’approfondir les connaissances et la réflexion sur les risques
encourus lors d’une exposition prolongée au soleil.
32
Les auteurs ont eu pour objectif de mettre en place une démarche d’investigation pour que l’élève
découvre le sens biologique de la division cellulaire (activités 1 et 2). L’activité 3 est caractérisée par un
apport de connaissances scientifiques sur le cancer qui complètent les acquis des deux premières activités.
Introduction + Activité 1 : s’informer/découvrir
(50 minutes)
La première activité est précédée d’un dialogue qui peut être engagé à partir des documents des pages 44 et 45.
L’activité 1 est une activité de prise d’informations. Les élèves peuvent être conduits à s’interroger sur la
conservation du nombre des chromosomes au cours de la division cellulaire.
●
Activité 2 : raisonner et construire une notion
(50 minutes)
L’activité permet de construire la notion de conservation de l’information génétique au cours de la division
cellulaire. Il s’agit ici de mettre en parallèle le comportement des chromosomes et l’évolution de
la quantité d’ADN au cours de la division cellulaire.
Les auteurs ont choisi de faire apparaître sur le graphe (doc e) la quantité d’ADN de la cellule
d’origine et celle de chacune des deux cellules issues de la division cellulaire. Il est important
d’accompagner les élèves dans la lecture de ce graphe inédit.
●
Activité 3 : s’informer scientifiquement
(50 minutes)
L’activité est construite autour de textes et schémas sur le cancer. Les contenus scientifiques ont
été adaptés pour être lus par un élève de 3e qui doit s’approprier les informations. L’objectif est double :
éducation à la santé et préparation de la partie « responsabilité humaine en matière de santé et
d’environnement ».
●
● une compétence informatique : « créer, produire, traiter, exploiter des données (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « établir un lien entre variation de la quantité
d’ADN et évolution des chromosomes au cours de la division cellulaire ».
L’élève doit produire une représentation graphique illustrée de la variation de la quantité d’ADN
par cellule en fonction du temps et de l’évolution de l’aspect des chromosomes.
que l’élève pourra évaluer en se référant au document de positionnement « élève » du BO du
16 novembre 2006.
activité 1
L’information génétique des cellules
d’un être humain
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de permettre aux élèves de
démontrer que toutes les cellules de l’organisme, malgré
leurs différences, possèdent la même information génétique, entre elles et par rapport à la cellule-œuf, dont
elles proviennent par divisions successives, exception
faite des cellules reproductrices.
Les cellules de l’organisme, à l’exception des cellules
reproductrices, possèdent la même information génétique
que la cellule-œuf dont elles proviennent par divisions
successives.
34
Comparer le caryotype de la cellule-œuf à celui des
autres cellules qui en sont issues (documents a à g).
● Comparer le caryotype de cellules somatiques à celui
de cellules reproductrices (documents e et h).
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche scientifique, notamment savoir observer, questionner, ici, des
documents photographiques, puis d’argumenter, en les
mettant en relation, afin d’atteindre les objectifs visés.
1 : Dans le noyau des cellules humaines, de la cellule-œuf aux
cellules de l’adulte, le nombre de chromosomes est de 46.
2 : Dans le noyau des cellules reproductrices, seuls
23 chromosomes sont observables.
3 : « Toutes les cellules de l’organisme, exceptées les cellules
reproductrices, possèdent la même information génétique ».
En effet, les chromosomes étant le support de l’information
génétique, toutes les cellules de l’organisme qui possèdent le
même nombre de chromosomes (46) possèdent donc la même
information génétique. En revanche, les cellules reproductrices
ne possédant que 23 chromosomes, elles font exception : elles ne
contiennent pas la même information génétique que les autres
cellules de l’organisme.
Les documents de cette activité, uniquement de nature
photographique, doivent être envisagés, pour faire sens,
après un rappel de notions acquises préalablement :
– en quatrième : les cellules de l’organisme proviennent
de la cellule-œuf par divisions successives.
– dans le chapitre 2 du manuel : les chromosomes présents dans le noyau sont le support de l’information
génétique.
Ces documents constituent deux blocs qu’il convient
d’opposer afin d’atteindre les objectifs visés. La mise en
relation des documents est fondée sur la présence de flèches de couleur verte dont la signification reste la même
dans ces deux blocs : les chromosomes observés sont
contenus dans le noyau de chaque cellule ainsi pointée
dans chaque photographie.
Le premier bloc correspond aux documents a à g, de
la cellule-œuf aux cellules de l’adulte qui, tout en illustrant le prérequis vu en quatrième permet d’établir que
toutes les cellules somatiques d’un organisme humain
possèdent 46 chromosomes (question 1) ce qui signifie,
d’après le second prérequis, qu’elles possèdent toutes la
même information génétique (question 3).
Le second bloc, constitué du seul document h, ne se
rapporte qu’aux cellules reproductrices : il permet de
montrer qu’elles ne possèdent que 23 chromosomes
(question 2) et donc, par opposition avec le premier
bloc, qu’elles ne contiennent pas la même information
génétique que les autres cellules de l’organisme (question 3).
B. Alberts (Sous la direction de), Biologie moléculaire de
la cellule, Flammarion Médecine-Sciences, 2004
Des sites internet
Dossier SagaScience – Cellule / CNRS :
www.cnrs.fr/cw/dossiers/doscel/accueil2.htm
(pour le CDI)
Sciences et Vie Junior, n° 70, octobre 2007
activité 2
La transmission de l’information
génétique de cellules en cellules
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de montrer comment
l’information génétique est conservée à l’identique
de cellules en cellules au cours des divisions cellulaires
successives depuis la cellule-œuf aux cellules de
l’adulte.
La division d’une cellule :
– est préparée par la copie de chacun de ses 46 chromosomes ;
– se caractérise par la séparation des chromosomes
obtenus, chacune des deux cellules formées recevant
23 paires de chromosomes identiques à ceux de la
cellule initiale.
compétences, cette activité contribue à la connaissance
des caractéristiques du vivant notamment les modalités
du développement et du fonctionnement des organismes vivants, ici, à l’échelle cellulaire.
36
Exploiter des documents (textes, photographies,
schémas d’interprétation) sur le maintien du nombre
de chromosomes et de l’information génétique lors
d’une division cellulaire afin d’en identifier les étapes
(documents a à d).
● Interpréter une représentation graphique de l’évolution
de la quantité d’ADN au cours de la division cellulaire
(documents e et f).
● Exploiter un vidéogramme afin de suivre le devenir
des chromosomes pendant la division cellulaire et d’en
identifier les étapes.
●
œuvre la capacité d’exploiter et d’exprimer les résultats
d’une recherche ou d’une mesure et de pratiquer la
démarche scientifique notamment observer, questionner,
formuler une hypothèse et la valider afin d’établir le
mécanisme permettant la conservation de l’information
génétique au cours des divisions cellulaires.
1 : Chaque chromosome simple est copié avant la division cellulaire
et forme un chromosome double. Ainsi, le nombre de chromosomes
dans les deux cellules formées par division est conservé.
2 : Les documents e et f valident notre hypothèse : ils montrent
comment, avant la division cellulaire, l’ADN des chromosomes
est copié ce qui produit, à partir de chromosomes simples non
pelotonnés, des chromosomes doubles.
« Au cours de la division cellulaire, la quantité d’ADN est
réduite de moitié dans chaque cellule mais le nombre de
chromosomes ne varie pas ». On constate, en effet, sur le
graphique (doc e) que la quantité d’ADN est multipliée par
deux avant la division cellulaire, quantité double ensuite réduite
de moitié par la division cellulaire. En revanche, le nombre
de chromosomes, lui, ne double pas, la copie de leur ADN
produisant des chromosomes doubles et non, jusqu’à la division
cellulaire, deux chromosomes distincts.
3 : L’information génétique est conservée lorsque les cellules se
divisent, car la division d’une cellule est préparée par la copie
de chacun de ses 46 chromosomes et se caractérise par la
séparation des deux filaments de chaque chromosome double,
chaque cellule formée recevant 23 paires de chromosomes
simples identiques à ceux de la cellule initiale.
Les supports de natures variées (textes, photographies,
schémas d’interprétation, graphique) de cette activité sont
à mettre en œuvre à partir des conclusions de l’activité 1
selon lesquelles toutes les cellules provenant de la celluleœuf par divisions successives possèdent le nombre invariable de 46 chromosomes signant la conservation de
l’information génétique de cellules en cellules. Il convient
aussi de rappeler que chaque chromosome est constitué
d’ADN, notion acquise au chapitre 1 du manuel.
Les documents a à d constituent le « film » d’une mitose,
ils contextualisent les connaissances à construire et
peuvent être complétés par un vidéogramme sur la
division cellulaire (voir ressources). Ils permettent aussi,
par déduction, de formuler l’hypothèse sur la copie
des chromosomes, préalable à la division (question 1) :
l’élève peut observer et comprendre qu’en fin de division les cellules formées possèdent le même nombre
de chromosomes que la cellule initiale. Chacun des
chromosomes n’est formé que d’un seul filament alors
qu’avant la division, la cellule initiale possède des chromosomes doubles. Les cellules formées étant amenées à
se diviser à leur tour, elles deviennent les cellules initiales
d’un nouveau cycle, chacun des chromosomes est copié
avant la mitose et forme un chromosome double.
Le document e rend compte de l’évolution de la quantité d’ADN dans une cellule au cours du temps sous la
forme d’un graphique en trois dimensions présentant,
après la division, non pas une mais deux quantités unitaires d’ADN correspondant aux deux cellules issues de
la division. Ce graphique est mis en relation avec les
différents aspects des chromosomes au cours d’un cycle
cellulaire, observables dans la frise située sous le graphique
calée par rapport au temps du graphique : chromosome
simple non pelotonné, chromosome non pelotonné en
cours de duplication dont la réalité est avérée par les
électronographies du document f, chromosome double
non pelotonné puis pelotonné, séparation des chromatides… La division cellulaire est symbolisée, dans le
graphique, par le parallélépipède de couleur rose, couleur
encadrant les quatre schémas d’interprétation des documents a à d, reproduits au-dessus du graphique, ainsi
situés dans le cycle cellulaire présenté.
Ce faisceau d’informations permet de valider l’hypothèse de la copie de l’ADN des chromosomes et d’établir
les caractéristiques de la mitose (questions 2 et 3).
L’activité proposée dans l’atelier B2i donne la possibilité aux élèves de produire un document similaire qu’ils
pourront conserver.
Voir page 35
Un vidéogramme
J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, La mitose,
une copie conforme de l’information, Jeulin
activité 3
Le cancer, un dérèglement
de la division cellulaire
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif d’expliciter le lien entre
division cellulaire et cancer : une tumeur est une masse
cellulaire dans laquelle les cellules se divisent de façon
incontrôlée et, au-delà, de présenter les facteurs à l’origine d’un cancer.
Le cancer est le résultat d’une prolifération incontrôlée
de cellules.
des compétences, cette activité contribue aux connaissances relatives à l’éducation à la santé et à la sécurité
mais aussi à la maîtrise des connaissances sur l’Homme
et notamment le fonctionnement du corps humain.
38
Exploiter des documents (textes scientifiques, schémas)
afin d’expliquer comment apparaît et se développe un
cancer.
●
œuvre les capacités suivantes : dégager l’idée essentielle
d’un texte lu, comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs
causes, mobiliser ses connaissances en situation, par
exemple comprendre le fonctionnement de son propre
corps.
1 : Le développement d’un cancer : des gènes dont la fonction
est de contrôler la division cellulaire sont, tout d’abord, altérés
et ne remplissent plus leur rôle, les cellules porteuses de ces
gènes se divisent alors plus rapidement que les autres et forment
une tumeur. Certaines cellules cancéreuses envahissent les
tissus situés sous la tumeur et les détruisent ou rejoignent la
circulation sanguine et se disséminent dans d’autres organes
dans lesquels elles développent des tumeurs secondaires ou
métastases. Le cancer peut alors se généraliser et son issue être
fatale.
2 : Les facteurs à l’origine d’un cancer : l’ADN des gènes
contrôlant les divisions cellulaires peut être altéré spontanément
notamment avec l’âge ou par des facteurs tels que des
radiations (UV), le mode de vie (alcool, tabac, alimentation),
des virus (papillomavirus), l’hérédité, des substances chimiques.
3 : Un cancer apparaît spontanément ou sous l’effet de
facteurs externes ou internes à l’organisme et correspond à une
prolifération incontrôlée de cellule.
Les textes de cette double page sont rédigés d’après
les brochures médicales téléchargeables de l’ARC,
Association pour la Recherche sur le Cancer. Ces textes
sont illustrés de schémas favorisant leur compréhension
et donc l’autonomie des élèves dans leur exploitation
afin d’expliquer comment apparaît et se développe un
cancer.
Voir page 35
Des sites internet
www.arc.asso.fr,
www.ligue-cancer.net,
www.e-cancer.fr (institut national du cancer).
exercices
1 QCM
4 Un dessin d’observation
1 b et c ; 2 a et c ; 3 a ; 4 b et c.
membrane
plasmique
a Toutes les cellules de l’organisme, hormis les cellules
reproductrices, possèdent la même information
génétique que la cellule-œuf (dont elles dérivent).
b La copie de chacun des 46 chromosomes prépare la
division cellulaire qui s’accompagne de la séparation
des deux filaments de chacun des 46 chromosomes.
c Le cancer correspond à une prolifération incontrôlée de
cellules.
chromosomes
20 μm
cytoplasme
3 Définitions
a 1 ; b 2.
• exercice guidé
5 Le premier chat cloné
6 Vrais jumeaux, faux jumeaux
1 Les étapes du clonage de Rainbow :
– étape 1 : prélèvement d’une cellule de tissu ovarien
de Rainbow.
– étape 2 : prélèvement d’un ovule non fécondé de
chatte duquel on détruit le noyau.
– étape 3 : transfert du noyau de cellule de tissu
ovarien dans l’ovule sans noyau.
– étape 4 : obtention d’un embryon du clone.
– étape 5 : implantation de l’embryon du clone dans
l’utérus d’une chatte porteuse.
– étape 6 : naissance, après 60 jours, de Carbon copy.
2 « Cc est génétiquement identique à Rainbow »
car ce chaton a été obtenu à partir du noyau d’une
cellule de Rainbow, noyau comportant la totalité de
son information génétique.
3 Le résultat aurait été le même avec une autre
cellule de Rainbow car toutes les cellules d’un
organisme possèdent la même information génétique
(hormis les cellules reproductrices) contenue dans
leur noyau.
1 Les vrais jumeaux sont issus d’une seule cellule-œuf,
40
les faux jumeaux de deux cellules-œufs.
2 « Les vrais jumeaux sont génétiquement identiques »
car ils sont formés à partir de la même cellule-œuf
donc de la même information génétique contenue
dans son noyau.
3 Les faux jumeaux peuvent être fille et garçon car ils
sont issus de deux cellules-œufs différentes résultant de
deux fécondations simultanées : une cellule-œuf peut
alors comporter l’information génétique donnant une
fille, l’autre un garçon.
7 Cloner les vaches
1 Les étapes du clonage qui ont conduit à Marguerite :
– étape 1 : prélèvement de cellules de tissu musculaire
sur un fœtus de vache.
– étape 2 : prélèvement d’ovules non fécondés de vache
desquels on détruit le noyau.
– étape 3 : transfert des cellules de tissu musculaire au
contact de la membrane des ovules sans noyau.
– étape 4 : obtention d’embryons de clones grâce à un
choc électrique assurant la fusion des membranes des
cellules musculaires et des ovules.
– étape 5 : implantation, après 7 jours de culture, des
embryons de clones dans l’utérus de vaches porteuses.
– étape 6 : naissance de Marguerite le 20/02/1998.
2 Marguerite possède la totalité de l’information
génétique du fœtus cloné, car elle a été obtenue à
partir d’un noyau d’une cellule musculaire de ce fœtus,
noyau comportant la totalité de son information
génétique.
8 Divisions cellulaires dans les racines
de jacinthe
1
Photo a
Photo b
2 Sur la photo a chaque chromosome apparaît
constitué de deux filaments formant un chromosome
double.
Sur la photo b les deux filaments de chaque chromosome
double se séparent et migrent à l’opposé l’un de
l’autre dans la cellule formant deux lots identiques
de chromosomes simples.
3 La cellule se divise, les deux cellules formées possédant
des chromosomes identiques à ceux de la cellule initiale.
9 Quantité d’ADN et division cellulaire
Quantité d’ADN dans une cellule en fonction du temps
2,5
quantité d’ADN
(en unités arbitraires)
2
1,5
1
0,5
0
0
5
10
15
20
25
30
temps (en heures)
exercices
10 Dépister un mélanome
11 Le cancer du sein
1 Les cinq changements d’aspect des grains de beauté
pouvant signifier la survenue d’un mélanome :
A : la forme devient asymétrique
B : les bords deviennent irréguliers
C : la couleur devient multiple
D : la dimension dépasse les 5 mm
E : le changement d’aspect est rapide.
2 Le cancer correspond à une prolifération non
contrôlée de cellules, les cellules au niveau du
mélanome se multiplient de façon anarchique et ainsi,
les bords du grain de beauté deviennent irréguliers.
1 Les principaux facteurs de risque de développement
42
d’un cancer du sein sont l’âge (« Les deux tiers des
cancers du sein se développent chez des femmes de
plus de 50 ans »), les anomalies génétiques (« Grâce
aux recherches en génétique, il a été possible de
dépister des anomalies particulières qui prédisposent
fortement au cancer du sein qui survient chez les
femmes jeunes ») et les antécédents familiaux (« Une
femme dont la mère ou la sœur a déjà eu un cancer
du sein risque deux fois plus que les autres femmes de
développer la maladie »).
2 Une femme doit être particulièrement vigilante pour
prévenir le développement d’un éventuel cancer du
sein à partir de 40 ans (« Après 40 ans, les statistiques
nous apprennent que le risque d’avoir un cancer du
sein se multiplie une fois et demie tous les dix ans »).
3 Les précautions ou examens simples à réaliser pour
prévenir un cancer du sein : autopalpation des seins,
palpation par le médecin et mammographie tous les
un ou deux ans selon les facteurs de risque.
CHAPITRE 4
ORIGINE DE LA DIVERSITÉ
DES ÊTRES HUMAINS
Ce chapitre clôt la première partie du programme « Diversité et unité des êtres humains ». Il est
l’aboutissement de la démarche entreprise depuis la classe de sixième pour construire et faire acquérir les
connaissances permettant d’atteindre un premier niveau d’explication de l’unicité de l’espèce, de la diversité et
de l’unicité des individus qui la composent.
● Les documents présentés en ouverture de ce chapitre doivent favoriser le dialogue avec les élèves pour
rappeler les acquis du collège et reformuler leurs représentations quant à l’unicité et la diversité des individus.
●
Chapitre 4 Origine de la diversité des êtres humains – 43
L’origine de la diversité des individus sera expliquée par la double intervention du hasard lors de la formation
des cellules reproductrices et lors de la fécondation. Au préalable, les élèves doivent bien maîtriser les
connaissances concernant :
● la transmission de la vie chez l’Homme (programme de 4e) ;
● les supports de l’hérédité, et les notions de gène et d’allèles (programme de 3e).
Connaissances
Chaque cellule reproductrice contient
23 chromosomes.
Exploiter des photographies de
Étude de documents sur
caryotypes de cellules reproductrices. le mécanisme permettant
le maintien du nombre de
Observer, questionner, formuler
chromosomes de génération
une hypothèse sur le mécanisme
en génération.
permettant le maintien du nombre
de chromosomes au cours des
Comparaison de caryotypes
générations.
d’une cellule reproductrice et
d’une cellule de l’organisme.
Exprimer les résultats d’une
recherche : réaliser un schéma
Manipulation de maquettes
traduisant le maintien du nombre
afin de rendre compte du
de chromosomes lors de la
devenir des chromosomes
reproduction sexuée.
lors de la formation des
cellules reproductrices et
de la cellule-œuf.
La fécondation rétablit le nombre de
chromosomes de l’espèce.
Chaque individu issu de la reproduction
sexuée possède un programme génétique
qui contribue à le rendre unique.
Au cours de sa formation, chaque cellule
reproductrice reçoit un chromosome de
chaque paire. Lors de la fécondation,
spermatozoïde et ovule participent à la
transmission de l’information génétique.
Pour chaque paire de chromosomes, un
chromosome vient du père, un de la mère.
Lors de la formation des cellules
reproductrices les chromosomes d’une
paire se répartissent au hasard. Les
cellules reproductrices produites par un
individu sont génétiquement différentes.
Explication de la formation
d’une cellule-œuf mâle ou
femelle.
Pour chaque allèle de la cellule-œuf,
l’un vient du père, l’autre de la mère.
La reproduction crée au hasard un
nouveau programme génétique.
Les connaissances acquises dans ce chapitre peuvent être intégrées au thème de convergence 5 « santé » :
elles permettent d’avoir des bases pour une réflexion éthique en rapport avec les questions touchant la
reproduction humaine.
De même, les connaissances acquises dans cette partie du programme sont, dans leur ensemble,
indispensables pour approfondir le point « maîtrise de la reproduction et habitude de vie » de la partie
« responsabilité humaine en matière de santé » (voir p. 139).
44
Les activités permettent d’expliquer progressivement la diversité génétique par le double
hasard de l’hérédité.
Introduction : révéler les représentations des élèves
(15 minutes)
L’analyse des documents présentés est le prétexte pour faire le point, le bilan des acquis des élèves et peutêtre de faire une mise à niveau des connaissances. Avec la référence à « ce que je sais », cette double page
peut être donnée à analyser « à la maison » avant la première activité de ce chapitre. Les élèves auront à
réaliser ainsi un travail personnel de « révision » et de mise en relation des connaissances.
●
activité 1 : raisonner et construire des connaissances
(50 minutes)
La connaissance construite est : « Chaque individu issu de la reproduction sexuée possède un programme
génétique qui contribue à le rendre unique ». Les documents proposés montrent la diversité des caractères
des enfants avec une particularité, l’identité des caractères des jumelles. Les liens entre allèles et caractères
permettent d’expliquer les différences constatées entre les enfants mais aussi d’entrevoir le lien génétique
entre les parents et les enfants.
●
(50 minutes)
L’activité permet de construire les connaissances suivantes :
– « Chaque cellule de l’organisme contient 23 chromosomes » ;
– « Au cours de sa formation, chaque cellule reproductrice reçoit un chromosome de chaque paire ».
Les auteurs ont choisi de faire travailler les élèves sur deux paires de chromosomes et de faire apparaître sur
les chromosomes les allèles des groupes sanguins A et B, en référence à l’activité 1.
Le document c permet de visualiser la présence d’un chromosome sexuel dans chaque spermatozoïde et
d’établir ainsi un lien avec le schéma du document b.
●
(50 minutes)
Les connaissances construites sont les suivantes :
– « La fécondation rétablit le nombre de chromosomes de l’espèce » ;
– « Au cours de la fécondation, spermatozoïde et ovule participent à la transmission de l’information
génétique » et plus particulièrement à la formation d’un nouveau programme génétique en mettant en
relief le double hasard de l’hérédité.
●
● une compétence informatique : « créer, produire, traiter, exploiter des données » (C.3) ;
● une compétence liée au programme de SVT : « mettre en relation la nature des chromosomes et
le sexe d’un individu ».
L’élève est évalué sur sa compétence à traiter un fichier image à l’aide d’un logiciel dédié afin de réaliser un
document illustré, cohérent et explicite sur le déterminisme du sexe.
activité 1
Reproduction sexuée et diversité génétique
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de montrer que la reproduction sexuée produit, au sein même d’une famille,
une diversité d’enfants caractérisés par des programmes
génétiques uniques (exceptés les vrais jumeaux) correspondant à des combinaisons alléliques variées.
Chaque individu issu de la reproduction sexuée possède un
programme génétique qui contribue à le rendre unique.
des compétences, cette activité concourt à la maîtrise
des connaissances sur l’Homme, notamment la notion
d’unicité et de diversité des individus qui composent
l’espèce humaine (génétique, reproduction).
46
● Relever les différences portant sur des caractères
physiques et physiologiques entre frères et sœurs
(documents a et b).
● Mettre ces différences en relation avec la combinaison allélique caractérisant le programme génétique des
enfants d’une famille (documents b et c).
œuvre la capacité de pratiquer une démarche scientifique, notamment savoir observer, questionner des
documents, puis d’argumenter, en les mettant en relation,
afin d’atteindre l’objectif visé.
1 : « Avoir les mêmes parents ne signifie pas être identiques
entre frères et sœurs ». En effet, la comparaison des caractères
physiques et physiologiques entre frères et sœurs révèlent que,
saufs pour les vrais jumeaux, chaque enfant est génétiquement
unique.
2 : D’après les données du document c, Jean possède les
allèles A, O sur sa paire de chromosomes 9, il est donc
de groupe sanguin A, les allèles Rh+, Rh- sur sa paire
de chromosomes 1 il est donc rhésus positif, et les allèles d
et Hem+ sur sa paire de chromosomes sexuels, il est donc
daltonien et non hémophile : ces caractères correspondent bien
aux informations du document b.
Il en va de même pour ses sœurs Lola, Cindy, Chloé et ses
parents : leur combinaison d’allèles correspondent bien aux
données du document b.
3 : Les enfants d’un même couple possèdent chacun une
combinaison d’allèle définissant un programme génétique qui le
rend unique.
Cette activité peut être mise en œuvre après un rappel
de notions acquises préalablement :
– en quatrième : les modalités de la transmission de
la vie chez l’Homme : une reproduction (procréation)
sexuée impliquant une fécondation qui aboutit à la formation d’une cellule-œuf à partir de laquelle l’embryon
se construit par divisions successives ;
– dans les chapitres 1 et 2 du manuel : un individu présente des caractères hérités de ses parents, les gènes
gouvernant ces caractères étant portés par les chromosomes. Dans la population humaine, un gène possède
plusieurs versions nommées allèles de ce gène.
Dans un premiers temps, il s’agit d’observer le document a et de relever dans le document b les différences
existant entre les enfants d’un même couple afin de
démontrer la notion d’unicité, exception faite des vrais
jumeaux, et de diversité des enfants de ce couple et
qui plus est, en observant la classe, des individus qui
composent l’espèce humaine (question 1).
Dans un second temps, la mise en relation des documents b et c, montre la correspondance entre les
combinaisons d’allèles de chaque enfant et leurs
caractères propres (question 2). Le document c fournit
ainsi l’explication de nature génétique – « Un individu,
une combinaison d’allèles » – à l’unicité et à la diversité
des enfants d’un même couple (question 3).
Les activités 2 et 3 vont permettre aux élèves de comprendre comment se réalise, au hasard, une combinaison
d’allèles, c’est-à-dire un programme génétique toujours
original car résultant d’un brassage fortuit de l’information génétique parentale lors de la formation des cellules
reproductrices et de la fécondation.
J. Tavlitski, 12 clés pour la biologie, Belin, 1985
F. Jacob, Le jeu des possibles, Hachette, Biblio essai
n°4045, 1986
A. Langaney, Le sexe et l’innovation, Seuil, 1987
A. Langaney, Tous parents, tous différents, Raymond
Chabaud, 1992
Des sites internet
Le site de l’université François Rabelais de Tours dédié à
la génétique avec de nombreux schémas, vidéos, animations, exercices et explications :
www.univ-tours.fr/genet/
Des logiciels
A. Videaud, J.-C. Proust, J.-N. Cloarec, J.-J. Auclair,
Logiciel Génétique II : Le brassage génétique. Méiose
et fécondation, Jeulin
P. Bringer, Y. Levigne, Logiciel Génétique : unité et
diversité des êtres humains, Jeulin
Des vidéogrammes
J.-N. Cloarec, J.-C. Proust, A. Videaud, De la méiose à la
fécondation, Jeulin
activité 2
L’information génétique des cellules reproductrices
Objectifs visés
Cette activité constitue un premier élément d’explication à la réalisation, toujours originale, de nouveaux
programmes génétiques pour un même couple : il s’agit
de décrire les modalités de la formation des cellules
reproductrices, cellules à 23 chromosomes qui reçoivent, au hasard, un chromosome de chaque paire afin
d’expliquer comment un individu en produit toujours
de génétiquement différentes.
Chaque cellule reproductrice contient 23 chromosomes.
Au cours de sa formation, chaque cellule reproductrice
reçoit un chromosome de chaque paire.
Lors de la formation des cellules reproductrices, les chromosomes d’une paire se répartissent au hasard.
Les cellules reproductrices produites par un individu
sont génétiquement différentes.
48
des connaissances sur l’Homme notamment la notion
Observer l’ensemble des chromosomes d’un ovule
ou d’un spermatozoïde afin de décrire la particularité
des cellules reproductrices (document a).
● Mettre en relation une photographie et un schéma
explicatif afin de comprendre comment se forment les
cellules reproductrices et quelle est leur information
génétique (documents b et c).
●
et des compétences, cette activité contribue à mettre en œuvre la capacité de pratiquer une démarche
scientifique, notamment savoir observer, questionner
des documents, puis d’argumenter, en les mettant en
relation, afin d’atteindre l’objectif visé.
1 : Les cellules reproductrices humaines possèdent
23 chromosomes, un chromosome de chaque paire.
2 : Les spermatozoïdes porteurs du chromosome X produisent
une fluorescence rouge, ceux qui portent un chromosome Y,
une fluorescence verte. Aucun spermatozoïde ne produit les
deux fluorescences en même temps car, comme le montre le
document b, les spermatozoïdes à 23 chromosomes résultent
de deux divisions successives particulières qui aboutissent à la
séparation des chromosomes de chaque paire. Les chromosomes
qui se répartissent au hasard produisent des cellules
reproductrices génétiquement différentes.
3 : Les cellules reproductrices se forment à partir de cellules
d’ovaire ou de testicule possédant 46 chromosomes grâce à
deux divisions successives. Leur information génétique est portée
par 23 chromosomes : elles reçoivent, en effet, au cours de leur
formation, un chromosome de chaque paire, les chromosomes
d’une paire se répartissant au hasard, les cellules reproductrices
produites par un individu sont génétiquement différentes.
L’observation des caryotypes de spermatozoïde et
d’ovule (document a), contextualisée par les schémas
d’appareils reproducteurs et les photographies de
gamètes, permet de rappeler que les cellules reproductrices ne possèdent que 23 chromosomes, notion
abordée dans l’activité 1 du chapitre 3, pour montrer
que seules les cellules reproductrices ne possèdent pas
la même information génétique que les autres cellules
de l’organisme.
Dans le cadre d’un cours dialogué, on pourra amener les élèves à constater, plus précisément, que les
23 chromosomes correspondent à un représentant
de chaque paire, car chacun des 23 emplacements,
marqué d’un chiffre ou d’une lettre (X ou Y) est occupé
par un chromosome différent des 22 autres (question 1).
L’étude du document c permet de montrer que les
cellules reproductrices sont, entre elles, génétiquement
différentes.
Le document b explique comment se crée au hasard la
diversité génétique des cellules reproductrices (question 2) :
on ne considère ici que deux paires de chromosomes
par commodité ; les élèves pourront envisager la diversité
réelle pour 23 paires (voir le document c de l’activité 3).
Afin de répondre au problème posé (question 3) :
« Expliquez comment se forment les cellules reproductrices et quelle est leur information génétique »,
les élèves pourront, par écrit, dresser le bilan de leurs
découvertes.
Voir page 47
activité 3
Fécondation et nouveau programme génétique
Objectifs visés
Cette activité constitue le second élément d’explication
à la réalisation, toujours originale, de nouveaux programmes génétiques pour un même couple : il s’agit
de décrire comment la fécondation crée un nouveau
programme génétique en combinant un chromosome
de chaque paire des parents et donc les allèles dont il
est porteur dans une cellule-œuf. Les cellules reproductrices produites par un individu étant génétiquement
différentes et leur rencontre se faisant au hasard lors de
la fécondation, il est impossible pour un couple d’avoir
deux enfants génétiquement identiques.
La fécondation rétablit le nombre de chromosomes de
l’espèce.
Lors de la fécondation, spermatozoïde et ovule participent à la transmission de l’information génétique.
Pour chaque paire de chromosomes de la cellule-œuf,
un chromosome vient de la mère, l’autre du père.
Pour chaque allèle de la cellule-œuf, l’un vient de la
mère, l’autre du père.
50
La reproduction crée au hasard un nouveau programme
génétique.
des connaissances sur l’Homme notamment la notion
● Mettre en relation des documents afin de montrer
que la fécondation rétablit le nombre de chromosomes
de l’espèce, qu’ainsi ovule et spermatozoïde participent à la transmission de l’information génétique et
que pour chaque paire formée, un chromosome vient
de la mère et l’autre du père (document a).
● Exploiter les données d’un tableau des unions possibles
des cellules reproductrices d’un couple afin d’expliquer
comment se crée un nouveau programme génétique à
partir de la formation de couples d’allèles dans lesquels
l’un vient de la mère, l’autre du père (document b).
Relever des données dans un texte permettant de
conclure à la double intervention du hasard lors de la
création d’un nouveau programme génétique (document c).
●
et des compétences, cette activité contribue à mettre en œuvre la capacité de pratiquer une démarche
scientifique, notamment savoir observer, questionner
des documents, puis d’argumenter, en les mettant en
relation, afin d’atteindre les objectifs visés.
1 : La fécondation rétablit le nombre de chromosomes de l’espèce
grâce à la fusion de l’ovule et du spermatozoïde, chaque cellule
reproductrice apportant 23 chromosomes, un de chaque paire.
3 : La fécondation crée un nouveau programme génétique en
formant des paires de chromosomes combinant, pour chaque
couple d’allèles, un allèle de la mère et un allèle du père.
2 : « La reproduction sexuée crée un nouveau programme
génétique en faisant intervenir le hasard à deux reprises. »
En effet, « au moment de la formation des cellules reproductrices,
les chromosomes des différentes paires se répartissent au hasard »
et « au moment de la fécondation, le hasard va intervenir à
nouveau lors de la rencontre d’un ovule (parmi 8,3 millions
possibles) et d’un spermatozoïde (parmi 8,3 millions possibles) ».
L’observation des caryotypes d’ovule, de spermatozoïde
et de la cellule-œuf résultant de leur fusion (document a)
permet de construire les connaissances suivantes (question 1) :
– la fécondation rétablit le nombre de chromosomes de
l’espèce ;
– lors de la fécondation, spermatozoïde et ovule participent à la transmission de l’information génétique ;
– pour chaque paire de chromosomes de la cellule-œuf,
un chromosome vient de la mère, l’autre du père.
Ces caryotypes sont contextualisés par des photographies qui renvoient au couple, Sylvie et Antoine, et à l’un
de ses enfants, Jean, de l’activité 1. Ce choix illustratif
a été réalisé dans la mesure où ce document entre en
compte dans l’explication de l’aptitude d’un couple à
créer des programmes génétiques toujours nouveaux :
Jean est original et unique par rapport à ses sœurs.
Le document b, un tableau d’union des gamètes, permet d’envisager la diversité génétique possible que peut
réaliser ce même couple, ne serait-ce qu’avec les deux
paires de chromosomes présentées en combinant pour
chaque couple d’allèle, un allèle de la mère et un allèle
du père.
Le texte du document c, enfin, rend compte de la double intervention du hasard dans la création d’un programme génétique : à sa lecture, les élèves prennent
conscience qu’en raison de cette double intervention
du hasard agissant sur 23 paires de chromosomes, il est
impossible pour un couple d’avoir deux enfants génétiquement identiques (hors vrais jumeaux)… En réalité,
c’est possible mais avec une probabilité de 1 sur 70 mille
milliards (questions 2 et 3).
Voir page 47
exercices
1 QCM
2 Une cellule reproductrice humaine comporte
1 a ; 2 b ; 3 a et c ; 4 a et b.
a Le programme génétique d’un individu correspond
à l’ensemble de ses allèles, il est unique et est créé au
hasard par la reproduction sexuée.
b La fécondation assure la transmission de
l’information génétique des parents aux enfants.
c Les cellules reproductrices, formées dans les ovaires
de la femme et dans les testicules de l’homme, ne
comportent que 23 chromosomes.
3 Questions à réponses courtes
1 Chacun d’entre nous est unique grâce à la combinaison
des allèles qui constitue son programme génétique original.
23 chromosomes dans son noyau.
3 Pour chaque paire de chromosomes de la celluleœuf, un chromosome vient de la mère (ovule), l’autre
du père (spermatozoïde).
4 La création d’un nouveau programme génétique fait
intervenir le hasard lors de la formation des cellules
reproductrices (les chromosomes de chaque paire se
répartissent au hasard dans les cellules reproductrices)
et lors de la fécondation (les cellules reproductrices se
rencontrent au hasard).
4 Un schéma à légender
Légendes :
1 ovule ; 2 spermatozoïde ; 3 cellule-œuf.
Ovules et spermatozoïdes humains comportent
23 chromosomes, une cellule-œuf humaine 46.
• exercice guidé
6 La polydactylie
5 Diversité des groupes sanguins
dans une famille
1 David
Léa
0
0
A
B
2
grands-parents
cellules
reproductrices
des grandsparents
parents
cellules
reproductrices
des parents
A
A
O
A
O
O
A
O
O
O
David
B
A
O
O
O
O
O
B
B
B
B
A
A
B
Léa
3 Léa a hérité son allèle A de sa grand-mère maternelle
Paule et son allèle B de son grand-père paternel André.
52
1 Le père, Jacques, d’après l’arbre généalogique n’est
pas atteint de polydactylie : son couple d’allèles pour
ce caractère est donc pp car les individus porteurs
d’un seul ou de deux allèle défectueux P sont atteints.
2 Pour Catherine et Louis-Marie qui sont atteints, le
couple d’allèles est Pp, P provenant de leur mère qui
est atteinte et p de leur père qui ne l’est pas.
Pour Roland qui n’est pas atteint, son couple d’allèle
est pp, pour les mêmes raisons que pour son père :
un allèle p provient de son père et l’autre allèle p,
nécessairement de sa mère.
3 La mère, Marie est atteinte de polydactylie mais avec
Jacques elle a engendré un fils, Roland qui ne l’est
pas : elle a donc transmis un allèle normal p à ce fils,
son couple d’allèles est par conséquent Pp.
7 Le daltonisme
1
et
2
10 Estimer le risque
de transmettre la mucoviscidose
mère
N d
père
d
1, 2
et
3
ovule
m
M
spermatozoïde
Karim
Sakhina
Naima
Ahmed
d
d
N
N
d
d
m
m
chromosome X
emplacement
du gène
responsable
du daltonisme
chromosome Y
malade
M
M
individu atteint de daltonisme
N de sa mère, car son père n’a pu lui transmettre que
son chromosome X.
Karim a hérité son allèle d de sa mère, car il a
nécessairement reçu son chromosome Y de son père.
1 Le spermatozoïde apporte 23 chromosomes dans la
cellule-œuf.
2 La fécondation rétablit le nombre de chromosomes de
l’espèce en réunissant dans la cellule-œuf les chromosomes
de chaque paire provenant de l’ovule et du spermatozoïde.
3 L’enfant issu de la fécondation d’un ovule par ce
spermatozoïde porteur d’un chromosome X sera une fille
car ce chromosome formera avec celui de l’ovule la paire XX
dans la cellule-œuf déterminant le sexe féminin.
9 Des ovules tous génétiquement différents
1
N
M
F
ou
E
N
E
E
allèle défectueux : m
M
sain
allèle normal : M
Le tableau d’union des cellules reproductrices montre
qu’un enfant sur quatre serait atteint de mucoviscidose,
le risque pour ce couple est donc de 25 %.
1 Le programme génétique d’un enfant étant
constitué par les allèles provenant de 23 chromosomes
de sa mère et de 23 chromosomes de son père, son
empreinte génétique correspond pour une moitié à
celle de sa mère et pour l’autre à celle de son père.
Sur le test de paternité présenté, on constate que
l’empreinte génétique de l’enfant a en commun deux
« bandes » avec celle de sa mère ; c’est aussi le cas
avec celle du père présumé : ce test révèle donc le lien
filial entre cet homme et l’enfant.
2 Le criminel responsable du viol est le suspect A,
car son empreinte génétique correspond à celle de
l’agresseur, réalisée à partir de la preuve du viol.
N
ou
F
M
N
F
E
M
porteur sain
11 Les empreintes génétiques
8 Les chromosomes d’un spermatozoïde
M
M
M
m
porteur sain
3 Naima a hérité son allèle d de son père et son allèle
E
m
m
M
F
F
N
E
F
M
N
2 Les ovules sont génétiquement différents car
ils comportent des combinaisons différentes de
chromosomes porteurs d’allèles différents.
CHAPITRE 5
AU COURS DU TEMPS,
DES PEUPLEMENTS QUI CHANGENT
Ce chapitre ouvre la partie « Évolution des organismes vivants et histoire de la Terre » qui doit établir :
– la notion d’évolution des êtres vivants ;
– le lien entre classification et évolution des êtres vivants ;
– la relation entre événements géologiques et évolution de la vie.
un dialogue avec les élèves et aborder l’idée que la vie a changé sur la Terre au cours du temps.
●
Chapitre 5 Au cours du temps, des peuplements qui changent – 55
En cinquième, l’application du principe d’actualisme et la comparaison des fossiles avec les êtres vivants
actuels ont permis de reconstituer les milieux de vie anciens de ces fossiles et les conditions de dépôt
des roches sédimentaires qui les renferment.
Connaissances
Les roches sédimentaires, archives
géologiques, montrent la succession
et le renouvellement des groupes et
des espèces au cours du temps.
Rechercher l’information utile,
l’analyser, la trier, afin de
déterminer un organisme fossile
[compétence 7].
Construction progressive d’une frise
chronologique.
Comparaison des faunes et
des flores des mers du Cambrien
Au fil des périodes, progressivement, Exploiter des textes, schémas,
et du Crétacé, des forêts du
depuis plus de trois milliards
graphiques, images, vidéogrammes, Carbonifère et des forêts actuelles.
d’années, des groupes
… afin d’établir le renouvellement
d’organismes vivants sont
des groupes et des espèces au cours Recherche d’informations sur
apparus, se sont développés, ont des temps géologiques.
la succession d’êtres vivants
régressé, et ont pu disparaître.
dans un groupe animal ou végétal,
à partir de textes, de graphiques
Toutefois l’évolution s’est faite par
et de tableaux.
des à-coups que sont les grandes
crises de la biodiversité : à des
Identification de fossiles à l’aide
extinctions en masse succèdent
d’une clé de détermination.
des « explosions » évolutives, des
périodes de diversification rapide.
Ce chapitre peut être intégré au thème de convergence 3 : « météorologie et climatologie ».
L’évolution des climats a influencé l’évolution des peuplements au cours des temps géologiques.
Certaines extinctions pourraient avoir eu pour cause la modification durable des climats sur la Terre.
56
Les auteurs ont souhaité faire constater aux élèves les changements des formes de vie
et le renouvellement des groupes d’êtres vivants au cours des temps géologiques.
Chaque ensemble de documents est corrélé à un axe du temps, dans les trois activités.
(50 minutes)
Les documents de l’introduction au chapitre doivent faire intervenir les élèves sur :
– la disparition de groupes d’animaux (dinosaures) ;
– l’âge des premières formes de vie cellulaires ;
– les différences entre les formes fossiles anciennes et les formes actuelles.
C’est dans cet esprit de découverte que la première activité a été conçue autour de la comparaison
des formes de vie sous-marine, à l’ère primaire et à la fin de l’ère secondaire.
●
(50 minutes)
La démarche de comparaison est reprise, en milieu continental, particulièrement entre les végétaux
d’une forêt de l’ère primaire et ceux d’une forêt actuelle.
●
(50 minutes)
Il s’agit d’observer le développement de groupes d’animaux marins et leur diversité
au cours des temps géologiques.
●
● une compétence informatique : « créer, produire, traiter exploiter des données (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « construire une frise géologique de l’évolution
de la vie ».
activité 1
Des changements de la vie sous-marine
au cours des temps géologiques
Objectifs visés
mettre en évidence l’existence d’un renouvellement des
espèces et des groupes d’êtres vivants en milieu marin.
La comparaison du peuplement du milieu à deux
périodes différentes permet d’atteindre l’objectif.
L’étude des fossiles d’animaux, trouvés dans les roches
sédimentaires, montre des différences entre les espèces
qui ont vécu dans la mer au cours des temps géologiques.
Ces espèces appartiennent à des groupes qui sont apparus à des moments différents de l’histoire de la Terre.
Certains de ces groupes ont disparu, d’autres existent
toujours.
des compétences, cette activité contribue à décrire
l’évolution des espèces.
58
Exploiter des textes, schémas, images… afin d’établir
le renouvellement des groupes et des espèces au cours
des temps géologiques (documents a et b).
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche d’investigation, notamment savoir observer, questionner, ici, des
tableaux, des documents photographiques, des schémas,
puis d’argumenter, en les comparant, afin d’atteindre
les objectifs visés.
1 : Aucune des espèces trouvées dans le milieu marin, il y a
520 millions d’années n’est retrouvée il y a 95 millions d’années.
De même, aucune des espèces trouvées il y a 95 millions
d’années n’est trouvée il y a 520 millions d’années.
3 : Dans le milieu marin, les espèces se succèdent au cours
des temps. Les groupes d’organismes vivants sont apparus,
d’autres ont disparu, certains sont toujours présents.
2 : Les groupes qui se sont maintenus : annélides, arthropodes,
chordés, cnidaires. Les groupes qui sont apparus : céphalopodes
ammonoïdés, poissons ostéichtyens, reptiles marins, bivalves,
rudistes. Les groupes qui ont disparu : les trilobites, les groupes
non connus.
Les documents de cette activité, de natures diverses,
peuvent être envisagés après un rappel des acquis de 5e :
– la comparaison d’un fossile avec des êtres vivants
actuels permet de reconstituer son milieu de vie ;
– les roches sédimentaires contiennent des fossiles.
Si besoin, le document a de la troisième activité de ce
chapitre pourra servir de support pour remobiliser les
acquis. Y sont présentés des fossiles et les affleurements
où ils sont trouvés.
Les deux documents constituent, chacun, un ensemble
de données qu’il convient de comparer pour pouvoir
mettre en évidence l’existence d’un renouvellement des
espèces et des groupes au cours du temps.
Les fossiles trouvés aux deux périodes permettent d’axer
le travail sur le monde animal.
Le document a présente les fossiles dit de Burgess.
Le document b présente un ensemble de fossiles du
crétacé supérieur.
Au niveau de chaque document une ébauche de frise
chronologique est donnée. Elle peut être intégrée dans
une frise générale comme montré dans le document
bilan p. 89.
S. Jay Gould (Sous la direction de), Le livre de la vie,
Seuil, 1993
F. Lethiers, Évolution de la biosphère et événements
géologiques, Gordon and Breach Science Publishers,
2001
G. Lecointre (Sous la direction de), Comprendre et
enseigner la classification du vivant, Belin, 2004
(pour le CDI)
P. Douglas, Atlas du monde préhistorique, Larousse,
2002
Des sites internet
Dossier SagaScience – Evolution / CNRS :
www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosevol/accueil.html
Les étapes de l’histoire de la vie :
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/
planete_terre.html
activité 2
Des changements de la vie continentale
au cours des temps géologiques
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de permettre aux élèves
de mettre en évidence l’existence d’un renouvellement
des espèces et des groupes d’êtres vivants en milieu
continental.
La comparaison du peuplement du milieu à deux périodes
différentes permet d’atteindre l’objectif.
L’étude des fossiles montre que les premiers végétaux
continentaux ont été des ptéridophytes. D’autres groupes
ont peuplé les continents progressivement et constituent
les forêts actuelles : gymnospermes et angiospermes. À
l’intérieur de ces groupes, des espèces se sont succédé au
cours du temps.
compétences, cette activité contribue à décrire l’évolution
des espèces.
60
Exploiter des textes, schémas, images… afin d’établir
le renouvellement des groupes et des espèces au cours
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche d’investigation, notamment savoir observer, questionner, ici,
des tableaux, des documents photographiques, des
schémas, puis d’argumenter, en les comparant, afin
d’atteindre les objectifs visés.
1 : Aucune des espèces trouvées dans le milieu continental,
il y a 320 millions d’années n’est retrouvée actuellement.
De même, aucune des espèces actuelles n’est trouvée
il y a 320 millions d’années.
2 : Le groupe des ptéridophytes s’est maintenu alors que
les groupes des gymnospermes et des angiospermes sont apparus
entre – 320 MA et actuellement.
3 : Dans le milieu continental, les espèces se succèdent au
cours des temps. Les ptéridophytes sont le premier groupe à
apparaître, ils sont toujours présents. Depuis les gymnospermes
et les angiospermes sont apparues.
Cette activité portant sur le renouvellement des espèces
et des groupes dans le milieu continental est construite
sur le même schéma que la première activité : on y
compare les espèces et les groupes de deux périodes
différentes.
de données qu’il convient de comparer pour pouvoir
mettre en évidence l’existence d’un renouvellement
des espèces et des groupes au cours du temps.
Les fossiles trouvés aux deux périodes permettent d’axer
le travail sur le monde végétal, bien que chacun des
deux documents apporte également des données sommaires sur le monde animal.
Le document a présente la flore d’une forêt carbonifère.
Le document b présente la flore d’une forêt tempérée
actuelle.
On retrouve au niveau de chaque document l’ébauche
d’une frise chronologique qui peut servir à compléter la
frise globale qui a pu être commencée dans l’activité 1.
Voir page 59
activité 3
Le renouvellement des groupes d’êtres vivants
au cours du temps
Objectifs visés
Cette activité a deux objectifs :
– expliciter le renouvellement des espèces au sein d’un
groupe ;
– expliciter le renouvellement des groupes au cours des
crises de la biodiversité.
Au cours du temps, des groupes d’organismes vivants
sont apparus, se sont développés, ont régressé et pour
certains ont pu disparaître.
Le renouvellement des espèces s’est fait par des à-coups
que sont les grandes crises de la biodiversité : à des
extinctions en masse succèdent des « explosions » évolutives, des périodes de diversification rapide.
62
Exploiter des textes, schémas, images, graphiques…
afin d’établir le renouvellement des groupes au cours
●
œuvre les capacités suivantes : utiliser des graphiques,
mobiliser ses connaissances en situation.
1 : Les spiriféridés apparaissent à – 460 MA ; ils se développent
de – 460 MA à – 370 MA ; ils régressent de – 370 MA
à – 203 MA ; ils disparaissent à – 160 MA.
Les rynchonellidés apparaissent à – 490 MA ; ils se développent
de – 490 MA à – 390 MA puis régressent de – 390 MA
à – 215 MA ; ils se développent à nouveau de – 215 MA
à – 160 MA puis régressent jusqu’à l’actuel où ils sont toujours
présents.
3 : Au cours du temps, les groupes d’êtres vivants apparaissent,
se développent, régressent et peuvent disparaître.
Lors des crises de la biodiversité, de nombreux groupes
disparaissent lors de la phase d’extinction. Après la crise,
de nouveaux groupes se diversifient.
2 : Les groupes qui disparaissent lors de la crise crétacé-tertiaire
sont : les dinosaures, les ptérosaures, les reptiles aquatiques,
les ammonoïdés, certains brachiopodes, certains foraminifères.
Les groupes qui se développent après la crise sont :
les mammifères, les oiseaux.
Les documents de cette activité constituent deux blocs.
Le premier bloc (documents a et b) constitué de photographies, texte et graphique, permet dans un premier
temps de mettre en évidence que les fossiles sont trouvés
dans les roches sédimentaires. Ils permettent de décrire
le renouvellement des espèces dans un groupe, les foraminifères.
Le deuxième bloc (document c) constitué d’un ensemble
de données : textes, photographies de fossiles, graphiques
permet d’étudier les modalités du renouvellement des
groupes autour de la crise de la biodiversité crétacétertiaire.
Chaque bloc de documents présente une ébauche de frise
chronologique qui peut être utilisée pour compléter une
frise plus générale. Une frise chronologique plus complète
peut être réalisée à partir de l’exercice B2i p. 97.
Voir page 59
exercices
1 QCM
4 Compléter un graphique
1 a ; 2 c ; 3 a.
– 250 MA
– 295 MA
a Les roches sédimentaires montrent la succession et
– 335 MA
le renouvellement des groupes.
b Les groupes d’êtres vivants apparaissent,
se développent, régressent et disparaissent.
c Des explosions évolutives succèdent aux extinctions
en masse.
disparition
régression
– 408 MA
– 435 MA
– 500 MA
– 540 MA
diversiﬁcation
apparition
3 Questions-réponses
1 Les roches sédimentaires montrent la succession des
groupes et des espèces car ils contiennent des fossiles.
2 Les géologues affirment que le renouvellement
des espèces s’est fait par à-coups car lors des crises
de la biodiversité, de nombreuses extinctions ont lieu
et sont suivies par des périodes d’évolution explosives.
5 Une situation qui pose problème ?
Le lépidodendron est âgé de – 300 MA, il ne peut donc
être trouvé que dans la couche B.
• exercice guidé
6 Le renouvellement des groupes
il y a 250 MA
7 Des modifications du peuplement
continental il y a 220 MA
1 Les groupes qui ont disparu : spongiaires,
crinoïdes, bryozoaires, arthropodes trilobites.
Les groupes qui se sont maintenus :
céphalopodes, mollusques, vertébrés.
Les groupes qui sont apparus : échinodermes.
2 On constate un grand renouvellement des groupes
entre – 255 MA et – 240 MA. Une crise de
la biodiversité serait à l’origine de ce renouvellement.
3 On constate, sur le graphique, qu’à – 250 MA,
il existe un fort taux d’extinction (50 %) compatible
avec l’hypothèse formulée.
1 La comparaison du peuplement aux deux périodes
montre que les vertébrés sont des reptiles primitifs
à – 230 MA. On ne les retrouve plus à – 200 MA,
les groupes de reptiles primitifs ont disparu, mais
on trouve des dinosaures, des ptérosaures, des reptiles
actuels, des mammifères : ces groupes sont apparus
entre les deux périodes et se sont diversifiés.
2 Les spécialistes affirment l’existence d’une crise
biologique à – 220 MA. Les observations précédentes
sont en cohérence avec cette affirmation : des groupes
ont disparu et d’autres sont apparus et se sont
diversifiés. Le tout se produit en un temps très court.
3 Aux deux périodes les végétaux sont
des ptéridophytes. Les données ne permettent pas
de préciser si il y a eu ou non renouvellement
des groupes de végétaux.
64
8 Trouver le nom d’un fossile
L’ammonoïdé présente des tours de coquille
ne se recouvrant pas totalement, les excroissances sont
peu développées. Il s’agit donc de Ceratites nodosus.
9 L’évolution des insectes
1 On peut situer cette période à – 400 MA.
2 Le développement du groupe n’est pas immédiat,
il ne se produit qu’à partir de – 360 MA.
3 Trois périodes de développement peuvent être mises
en évidence : – 360 MA à – 290 MA, – 250 MA
à – 140 MA et – 90 MA jusqu’à la période actuelle.
3 Première période : – 290 MA à – 250 MA.
Deuxième période : – 140 MA à – 90 MA.
10 L’évolution des végétaux
1 Les ptéridophytes sont apparus à – 380 MA,
les gymnospermes à – 310 MA et les angiospermes
à – 130 MA.
2 Il y a 200 MA, les ptéridophytes et
les gymnospermes peuplent le milieu continental.
3 Actuellement, les végétaux continentaux sont
surtout des angiospermes. Les ptéridophytes
et les gymnospermes sont moins représentés.
4 Depuis leur apparition à – 130 MA, les angiospermes
se développent.
11 Des crises de la biodiversité au cours
des temps géologiques
1 On constate que le taux d’extinction des coraux
est très important à – 355 MA et – 250 MA. Ce sont
deux périodes de régression.
2 À – 355 MA, on constate que les trilobites et
les ammonoïdés subissent une extinction importante
(taux d’extinction fort), donc ils régressent.
À – 250 MA, on constate que les crinoïdes,
les ostracodes, les gastéropodes, les bryozoaires,
les foraminifères subissent une extinction importante
et sont donc en phase de régression. À cette date,
les trilobites disparaissent.
3 C’est donc la crise à – 250 MA qui apparaît comme
de forte ampleur.
4 On repère d’autres crises à – 500 MA, – 435 MA,
– 408 MA, – 295 MA où un ou plusieurs groupes sont
concernés par un taux d’extinction plus ou moins
important.
12 Vers une sixième crise
de la biodiversité
1 Il reste 40 000 gorilles des forêts actuellement. On
estime que depuis 1980, 60 % des gorilles ont disparu.
Il reste donc 40 % des gorilles de 1980. Il y avait donc
en 1980, (100 × 40 000) / 40 = 100 000 gorilles.
En 28 ans, 60 % de la population des gorilles a
disparu. L’espèce est donc en voie d’extinction.
2 Le calcul peut être réalisé suivant le modèle suivant :
• mammifères : pourcentage d’espèces menacées
d’extinction = 1 094 × (100 / 5 416) = 20,2 %
On a alors les résultats suivants :
• oiseaux : 12,2 % ;
• reptiles : 5,1 % ;
• amphibiens : 29,2 % ;
• poissons : 4,0 % ;
• insectes : 0,65 % ;
• mollusques : 1,2 % ;
• crustacés : 1,1 % ;
• ptéridophytes : 1,0 % ;
• gymnospermes : 32,7 % ;
• angiospermes : 3,1 %.
Les groupes qui sont en voie de régression présentent
un fort pourcentage d’espèces menacées de
disparition. Ce sont donc les mammifères, les oiseaux,
les amphibiens, les gymnospermes.
3 On constate que, excepté pour les gymnospermes,
le nombre d’espèces menacées d’extinction dans
chaque groupe augmente entre 1998 et 2000.
4 On constate que plusieurs groupes sont en période
de régression actuellement avec de fort taux d’espèces
menacées d’extinction. Dans les autres groupes,
on constate que globalement, entre 1998 et 2007,
le nombre d’espèces menacées d’extinction ne cesse
d’augmenter.
On peut donc affirmer que le monde vivant est
en train de subir une crise de la biodiversité majeure.
CHAPITRE 6
L’ÉVOLUTION DES ÊTRES VIVANTS
Ce chapitre permet de construire l’idée d’évolution. Elle a été progressivement suggérée, abordée, parfois sans
le dire, dès la classe de sixième. Il s’agit à présent de conduire les élèves à :
– rassembler des faits pour formuler un premier niveau de la théorie de l’évolution des êtres vivants ;
– comprendre la classification des êtres vivants comme une représentation des parentés résultant de l’évolution.
● Les documents présentés en ouverture de ce chapitre sont des indices et des bases pour engager un dialogue
avec les élèves sur les liens entre les espèces fossiles et les espèces actuelles.
●
Chapitre 6 L’évolution des êtres vivants – 67
Cette partie du programme a été préparée :
● en classe de 6e par l’étude de la cellule, unité du vivant confrontée au constat de la diversité des espèces ;
● en 5e, par l’étude des conditions de formation des roches sédimentaires et la reconstitution d’un paysage
ancien qui ont permis de relier la présence de divers fossiles à des conditions de milieu ;
● en 5e et en 4e, par l’étude de l’unité de la respiration et de la reproduction ;
● à tous les niveaux du collège, par le classement des espèces sous forme d’ensembles emboîtés.
Ce chapitre s’appuie aussi sur les connaissances construites dans les chapitres précédents. Il convient donc
de s’assurer des acquis nécessaires pour aborder ce chapitre et éventuellement de les raviver.
Ce chapitre permet de développer le sens de l’observation et l’esprit critique.
Connaissances
La cellule, unité du vivant, et l’uniformité
des instructions du patrimoine
génétique dans tous les organismes
vivants d’aujourd’hui, Homme
compris, indiquent sans ambiguïté
une origine primordiale commune.
Observer, questionner, formuler une Comparaison de plans
hypothèse et la valider, argumenter d’organisation de vertébrés.
afin d’établir le concept d’évolution.
Utilisation du logiciel PhylogèneExploiter des textes, schémas,
collège pour créer des groupes
graphiques, bases de données
emboîtés et montrer qu’un système
[compétence 4 – B2i domaine 4]
de groupes emboîtés porte la même
Les espèces apparaissent et
afin d’établir une relation de parenté information qu’un arbre.
entre les espèces.
disparaissent au cours des temps
Comparaison de quelques fossiles
géologiques. Leur comparaison
Situer
dans
le
temps
des
d’une lignée, pour identifier leurs
conduit à imaginer entre elles une
découvertes
scientifiques.
ressemblances et leurs différences.
parenté, qui s’explique par l’évolution.
[Compétence 5]
Repérage et positionnement de
L’existence de ressemblances
l’Homme sur un « arbre d’évolution »
entre des groupes apparus
des vertébrés ou des primates.
successivement suggère la parenté
des espèces qui les constituent.
Étude de texte renseignant sur le
Une espèce nouvelle présente une
organisation commune et aussi
des caractères nouveaux par
rapport à une espèce antérieure
dont elle serait issue.
pourcentage de gènes communs
entre le chimpanzé et l’Homme.
L’Homme, en tant qu’espèce, est
apparu sur la Terre en s’inscrivant
dans le processus de l’évolution.
Utilisation de logiciels montrant
comment la sélection sur une
variation aléatoire peut rapidement
« trouver » une phrase donnée au
départ.
L’évolution, au cours des temps
géologiques, n’est pas perceptible à
l’échelle humaine.
Étude de textes historiques
concernant l’évolution. [Histoire
des sciences]
La présence de caractères nouveaux
suggère des modifications du
programme génétique au cours
des générations.
68
Les auteurs ont voulu mettre en place une démarche d’appropriation progressive des données,
des faits qui fondent la théorie de l’évolution. Les différentes activités apportent aux élèves
des informations, des arguments scientifiques pour formuler, en définitive, une hypothèse relative
à l’évolution des êtres vivants et particulièrement des vertébrés.
(50 minutes)
La première activité est précédée du dialogue engagé à partir des documents des pages 98 et 99.
Il s’agit d’une activité de prise d’informations pour découvrir quelques ressemblances qui rassemblent
les groupes de vertébrés, premiers arguments d’une parenté entre les groupes de vertébrés.
●
(50 minutes)
Cette activité conduit l’élève à retrouver des liens de parenté entre des vertébrés fossiles et des vertébrés
actuels. Les auteurs ont privilégié un exemple, celui des oiseaux et des dinosaures dont les liens de parenté
sont schématisés sur un arbre d’évolution. Le programme précise que les élèves n’ont pas à construire un
arbre d’évolution. Ici il s’agit de donner du sens à cette représentation proposée à l’élève.
●
(50 minutes)
Les liens de parenté établis entre les vertébrés permettent de construire un arbre d’évolution où on trouve
des fossiles « porteurs d’innovations » qui marquent l’évolution.
●
(50 minutes)
Les élèves ont ici à trouver, dans les documents donnés, des arguments suggérant une origine
commune à toutes les espèces. Les arguments sont tirés d’observations microscopiques (cellules)
et de résultats d’expériences de transgenèses.
L’arbre d’évolution proposé page 107 rappelle schématiquement l’origine commune de tous
les êtres vivants et donne une dimension temporelle à l’évolution. Les auteurs ont choisi de mettre
l’élève en situation de parcourir cet arbre en repérant quelques vertébrés fossiles dont « une carte
d’identité » est fournie. On établit une relation entre évolution et classification des vertébrés.
●
(50 minutes)
Cette activité présente des informations scientifiques sur l’histoire d’une théorie, celle de l’évolution.
Cette activité peut être l’occasion d’amener l’élève à faire preuve d’esprit critique.
●
● une compétence informatique : « créer, produire, traiter, exploiter des données en utilisant un
logiciel de simulation (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « classer quelques espèces de vertébrés et comparer
les groupes emboîtés obtenus à l’arbre d’évolution à l’aide du logiciel phylogène ».
activité 1
Des ressemblances entre les vertébrés
Objectifs visés
L’existence d’une parenté entre les êtres vivants, approchée en 6e et suggérée par la succession des espèces
et des groupes présentée dans le chapitre précédent,
est étayée, chez les vertébrés actuels et fossiles, par la
mise en évidence d’un plan d’organisation commun. La
comparaison de l’Homme avec deux autres mammifères
permet d’envisager, à l’intérieur de ce groupe, l’existence de parentés plus ou moins étroites.
L’existence de ressemblances entre les groupes apparus
successivement suggère la parenté des espèces qui les
constituent.
des compétences, cette activité contribue à la connaissance des caractéristiques du vivant, plus précisément à
la construction de la notion d’évolution des espèces.
70
Saisir des informations dans le but de comparer l’organisation du membre antérieur de quelques vertébrés
actuels et fossiles (documents a à d).
● Saisir des informations dans le but de comparer quelques caractères chez l’Homme, chez le chimpanzé et
chez le chat (documents e et f).
● Argumenter en faveur de l’existence d’une parenté
entre les vertébrés actuels et fossiles (documents a à d).
● Formuler l’hypothèse d’une proche parenté entre
l’Homme et le chimpanzé pour expliquer leurs ressemblances (documents e et f).
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche scientifique.
Elle mobilise plus précisément l’aptitude à l’observation
comparée, à l’argumentation et à la formulation d’une
hypothèse.
1 : La grenouille, le pigeon et le compsognathus possèdent
un squelette formé d’os. Ce sont donc des vertébrés. En
revanche, la limace ne possède pas de squelette formé d’os,
elle n’appartient donc pas à ce groupe.
2 : Chez la grenouille, le compsognathus et le pigeon, le membre
antérieur est constitué de trois parties, dont la main, et contient
les mêmes os.
3 : L’Homme et le chimpanzé possèdent des narines rapprochées
alors que le chat possède des narines écartées.
L’Homme et le chimpanzé, contrairement au chat, possèdent un
pouce opposable aux autres doigts.
L’Homme et le chimpanzé, contrairement au chat, ne possèdent
pas de queue.
L’Homme et le chimpanzé possèdent des ongles alors que le
chat possède des griffes.
4 : Les ressemblances entre les différents groupes de vertébrés
(squelette interne formé d’os, même organisation des membres
antérieurs) suggèrent l’existence d’une parenté entre ces groupes.
On peut envisager, dans un premier temps, l’observation,
en groupes (dont le nombre dépendra du matériel disponible), de squelettes osseux de pigeons et de grenouilles.
Cette prise de contact avec le réel, toujours à privilégier,
débouche sur la constatation que les membres antérieurs de ces deux espèces, bien qu’apparemment très
différentes, sont constitués de trois parties. L’utilisation
des documents a, b, c et d permet :
– de constater que la présence d’un squelette formé d’os
est caractéristique du groupe des vertébrés ;
– de compléter les observations précédentes en permettant aux élèves, aidés par l’utilisation de couleurs
et par les légendes associées aux schémas, de renforcer
la notion d’homologie en découvrant que le membre
antérieur des vertébrés, qu’ils soient actuels ou fossiles
est toujours constitué des mêmes os ;
– d’élargir le champ d’observation en constatant que le
reste du squelette présente aussi une organisation comparable chez tous les vertébrés.
Cette première activité a, par ailleurs, l’avantage de faire
le lien avec le chapitre précédent en mettant en place
l’idée essentielle que les fossiles, aussi, peuvent être placés
dans la classification actuelle.
S. Jay Gould, Darwin et les grandes énigmes de la vie,
Seuil, 1984
S. Jay Gould, La structure de la théorie de l’évolution,
Gallimard, 2006
G. Lecointre (Sous la direction de), Comprendre et
enseigner la classification du vivant, Belin, 2004
G. Lecointre, H. Le Guyader, Classification phylogénétique du vivant, (3e ed.) Belin, 2006
Des logiciels
Le logiciel phylogène :
www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/phylogène/
activité 2
Parenté entre espèces actuelles et fossiles
Objectifs visés
Cette activité permet de mettre en évidence les liens de
parenté entre les oiseaux et les dinosaures. Ce faisant, on
présente un arbre d’évolution. Pour le justifier, on introduit l’idée que le passage d’une espèce à l’autre s’est réalisé par l’acquisition de caractères nouveaux que l’on peut
replacer dans le temps. Ainsi sont introduites des notions
indispensables à la construction du concept d’évolution.
Leur appropriation qui se fera progressivement au cours
des autres activités est ici facilitée par le petit nombre
d’espèces concernées.
Les espèces apparaissent et disparaissent au cours des
temps géologiques. Leur comparaison conduit à imaginer
entre elles une parenté.
Dans le cadre du socle commun de connaissances et de
compétence, cette activité contribue à la connaissance des
caractéristiques du vivant, plus particulièrement à celle de
l’évolution.
72
Saisir des informations dans des documents de substitution (dessins, photographies, graphique) dans le
but de comparer deux espèces fossiles et une espèce
actuelle (documents a à c).
● Argumenter en faveur d’une parenté entre les oiseaux
et les dinosaures (document d).
●
et des compétences, cette activité contribue à mettre
en œuvre la démarche scientifique, plus précisément
observer et argumenter.
1 : L’archéoptérix et le compsognathus ont en commun de
posséder une longue queue et une mâchoire pourvue de dents.
2 : L’archéoptérix et le pigeon ont en commun de posséder un
corps recouvert de plumes.
3 : Les caractères nouveaux qui sont apparus avec le groupe des
oiseaux sont :
– la disparition des dents ;
– le raccourcissement de la queue ;
– l’apparition des plumes.
La disposition des documents présentés dans cette activité rend compte du travail du paléontologue qui, à
partir des restes plus ou moins complets des fossiles,
reconstitue progressivement la silhouette de l’animal
correspondant. Ces documents peuvent être accompagnés de la présentation, à la classe, du moulage d’une
empreinte d’archéoptéryx.
Les légendes associées aux documents a, b et c facilitent le travail de comparaison des élèves.
4 : Les arguments confirmant l’existence d’une parenté entre les
oiseaux actuels et les dinosaures sont :
– les dinosaures et les oiseaux sont des groupes qui se sont
succédé ;
– les oiseaux les plus anciennement connus possèdent des
caractères de dinosaures.
On peut privilégier la phase de tâtonnement des élèves
en projetant les documents du CD d’accompagnement
de cette page sans légendes, la comparaison de certains
caractères étant accessible à partir des seules images.
C’est le cas de la longueur de la queue par exemple.
De même, on peut, avant de présenter le document d,
approcher la construction de l’arbre d’évolution en
demandant aux élèves de placer, sur un axe chronologique, les espèces concernées et leurs caractères.
Voir page 71
activité 3
Parenté entre les différents groupes de vertébrés
Objectifs visés
On poursuit la construction du concept d’évolution en
renforçant et en complétant les notions introduites dans
l’activité précédente : la réflexion portant sur l’ensemble des
vertébrés, on s’attache à montrer que les différents groupes sont apparus successivement et que, dans tous les cas,
un groupe nouveau présente de nouveaux caractères mais
conserve l’organisation des groupes qui l’ont précédé.
Cette activité permet, d’autre part :
– de justifier la classification en groupes emboîtés présentée depuis la classe de sixième en montrant qu’elle
se fonde sur la théorie de l’évolution, les informations
qu’elle fournit étant identiques à celles apportées par les
arbres d’évolution ;
– de placer l’Homme dans la classification et de l’inscrire
dans le processus de l’évolution.
Les parentés entre les espèces s’expliquent par l’évolution.
Une espèce nouvelle présente une organisation commune
et aussi des caractères nouveaux par rapport à une
espèce antérieure dont elle serait issue.
74
L’Homme, en tant qu’espèce, est apparu sur la Terre en
s’inscrivant dans le processus de l’évolution.
des caractéristiques du vivant et en particulier à celle de
l’évolution.
Saisir des informations dans des documents variés
(dessins, schémas, textes) afin de décrire les événements
ayant accompagné l’évolution des vertébrés (documents
a et b).
● Raisonner, à partir des constats réalisés, afin d’expliquer
les parentés par l’évolution et d’établir quelques caractéristiques de cette évolution (documents a et b).
●
compétences, cette activité contribue à mettre en œuvre
la démarche scientifique notamment la prise d’informations,
l’argumentation.
1 : Les innovations qui sont progressivement apparues
au cours du temps sont, dans l’ordre :
• pour la branche de l’arbre qui amène aux primates :
– 4 membres munis de doigts ;
– amnios ;
– placenta ;
– pouce opposable aux autres doigts ;
• pour la branche de l’arbre qui amène aux oiseaux :
– 4 membres munis de doigts ;
– amnios ;
– plumes.
2 : Les différents groupes d’amniotes possèdent un amnios,
mais conservent 4 membres munis de doigts, des vertèbres
et une mâchoire.
3 : Les parentés entre les groupes de vertébrés sont établies
en tenant compte de leurs ressemblances ; elles s’expliquent
par l’évolution.
Dans le document a, l’utilisation de flèches facilite la lecture en indiquant qu’elle doit se faire de bas en haut.
Représentée en 3D pour la rendre plus lisible, la superposition, sur un même schéma, de l’arbre d’évolution et de
la classification en groupes emboîtés permet de découvrir
la valeur évolutive de cette dernière.
La lecture, dans les étiquettes, des caractères que présentent les différents groupes, facilitée par l’utilisation de
la couleur rouge pour les innovations évolutives permet
d’atteindre les objectifs notionnels de l’activité, à savoir
que chaque groupe nouveau présente des caractères nouveaux mais conserve l’organisation des groupes qui l’ont
précédé et que la classification a une valeur évolutive.
Le document b permet de légitimer la place qu’occupent
les différents fossiles dans l’arbre et les boîtes, donc de
légitimer l’ordre d’apparition des différentes innovations
évolutives.
Comme dans l’activité précédente, on peut favoriser la
phase de tâtonnement des élèves en projetant, dans un
premier temps le document b. Le travail des élèves peut
alors consister :
– à placer, sur un axe des temps, les différents fossiles et les
innovations évolutives ;
– à comparer cette production à une classification en groupes emboîtés des vertébrés. Si l’on a pris la précaution de
travailler sur calques, l’idée d’une superposition peut alors
émerger.
Voir page 71
activité 4
Parenté entre tous les êtres vivants
Objectifs visés
La structure cellulaire, commune à toutes les espèces
suggère une origine commune à tous les êtres vivants.
Il s’agit, dans cette activité de multiplier les arguments
permettant de conforter cette idée en utilisant les notions
nouvellement acquises dans les chapitres traitant de la
génétique et de l’hérédité.
La cellule, unité du vivant, et l’uniformité des instructions du patrimoine génétique dans tous les organismes
vivants d’aujourd’hui, Homme compris, indiquent sans
ambiguïté une origine primordiale commune.
L’évolution, au cours des temps géologiques n’est pas
perceptible à l’échelle humaine.
des caractéristiques du vivant et plus précisément à celle
de l’évolution.
76
Saisir des informations à partir de microphotographies
afin d’établir l’uniformité du support du patrimoine
génétique (document a).
● Analyser les résultats d’une expérience afin d’établir
l’uniformité des instructions du patrimoine génétique
inscrites sur les chromosomes (document b).
● Saisir des informations afin d’expliquer pour quelle raison
l’évolution n’est pas perceptible à l’échelle humaine
(document c).
● Argumenter en faveur d’une origine primordiale commune
à tous les êtres vivants (documents a à c).
●
la démarche scientifique notamment la prise d’informations et l’argumentation.
1 : Les cellules de triton et d’échalote possèdent des noyaux contenant
des chromosomes bien visibles au cours de la division cellulaire.
2 : Le gène de la méduse qui dirige le caractère « fluorescence »
fonctionne aussi chez le xénope. Le support du patrimoine
génétique est donc le même chez tous les êtres vivants.
3 : L’évolution n’est pas perceptible à l’échelle humaine parce
4 : Plusieurs arguments indiquent une origine commune à tous
les êtres vivants :
– ils sont tous constitués de cellules ;
– les cellules de tous les êtres vivants contiennent des
chromosomes ;
– les instructions du patrimoine génétique sont universelles.
qu’elle est très lente.
Les photographies du document a, dont la comparaison
est facilitée par l’utilisation de colorations voisines, permettent de montrer que les cellules d’espèces, pourtant très
éloignées, ont en commun de posséder des chromosomes
et que ces chromosomes ont le même comportement
au moment de la division cellulaire.
Ce chapitre ne donnant pas souvent l’occasion de manipuler, on peut, utilement, remplacer l’observation de ce
document par celle de préparations du commerce, au
microscope.
Le document b montre qu’un gène dirigeant un caractère donné s’exprime, s’il est incorporé dans le génome
d’une espèce quelle qu’elle soit. On établit ainsi que les
instructions du patrimoine génétique ne sont pas propres
à l’espèce et qu’elles sont donc universelles.
Le document c décrit l’origine commune de tous les
êtres vivants sous la forme d’un arbre unique.
Voir page 71
activité 5
Les théories de l’évolution
Objectifs visés
Cette activité propose de donner un aperçu de la théorie
expliquant l’évolution des organismes vivants.
L’évocation des travaux de Lamarck et de Darwin permet de montrer le caractère provisoire d’une explication
scientifique forcément liée au contexte de l’époque, plus
particulièrement aux connaissances scientifiques.
Les découvertes les plus récentes permettent, par ailleurs,
de situer l’explication au niveau génétique.
Le milieu sélectionne, au sein d’une espèce, les formes
les plus adaptées.
La présence de caractères nouveaux suggère des modifications du programme génétique au cours des générations.
des caractéristiques du vivant et plus précisément à celle
de l’évolution.
78
Saisir des informations à partir de documents variés
dans le but d’expliquer le mécanisme de l’évolution
(documents a et b).
● Formuler une hypothèse expliquant l’apparition de
caractères nouveaux (documents c et d).
●
la démarche scientifique, notamment la prise d’informations, la formulation d’hypothèses, l’argumentation.
1 : La première idée est de Lamarck ; la deuxième est de Darwin.
4 : La sélection des moustiques résistants aux insecticides
2 : L’idée de Lamarck est contredite par la non héritabilité des
augmente la fréquence des allèles R et diminue la fréquence
des allèles S.
3 : Le milieu sélectionne les individus les plus adaptés,
5 : L’apparition des caractères nouveaux au cours de l’évolution
modifications induites par le milieu.
c’est-à-dire, ici, ceux qui résistent aux insecticides. Ainsi,
leur abondance dans une population augmente.
est probablement due à la sélection d’allèles nouveaux dirigeant
des caractères favorables à la survie de l’espèce et à la
disparition d’allèles dirigeant des caractères défavorables.
La phase de tâtonnement peut être favorisée en utilisant
seulement, dans un premier temps, les extraits d’ouvrages écrits par Lamarck et Darwin.
Une lecture attentive de ces documents permet aux élèves,
aidés par le professeur, d’approcher leur interprétation.
L’utilisation des autres supports des documents a et b du
manuel finalisera la réflexion.
Les documents c et d peuvent être utilisés sans préalable.
Le graphique du document c montre que le pourcentage de moustiques résistants à l’insecticide diminue
brusquement lorsque l’on se situe à plus de 20 km de la
côte. L’utilisation conjointe du texte et de la carte permet d’établir une relation entre l’abondance des formes
résistantes et le traitement aux insecticides.
Le graphique du document d montre que, lorsqu’on se
rapproche de la côte, la fréquence de l’allèle S diminue
et celle de l’allèle R augmente. Ainsi peut-on établir que
la sélection naturelle a une influence sur l’abondance
des allèles d’une population. Le professeur peut alors
s’appuyer sur un pré-acquis de la classe de troisième,
à savoir que les caractères héréditaires sont dirigés par
des allèles, pour amener les élèves à imaginer que l’apparition de nouveaux caractères au cours de l’évolution peut
s’expliquer par l’apparition puis la sélection d’allèles
nouveaux, favorables à l’espèce et la disparition d’allèles
défavorables.
Voir page 71
exercices
1 QCM
4 Compléter un schéma
1 b et c ; 2 a ; 3 a et b.
végétaux
animaux
champignons
1 Une espèce nouvelle possède des caractères nouveaux
mais conserve l’organisation de l’espèce antérieure
dont elle est issue.
2 L’apparition de caractères nouveaux est liée à une
modification du programme génétique.
cellule, ADN
1 La présence, chez tous les vertébrés, d’un squelette
interne formé d’os suggère l’existence, entre eux,
d’un lien de parenté.
2 La structure cellulaire, l’uniformité des instructions
du patrimoine génétique communes à tous les êtres
vivants indiquent une origine commune à tous les
êtres vivants.
5 Un fossile célèbre
a Ce fossile possède des plumes, caractère propre aux
oiseaux.
b Ce fossile possède une longue queue, caractère que
possèdent les dinosaures mais pas les oiseaux.
• exercice guidé
6 L’évolution d’un groupe de mammifères : les proboscidiens
1
temps en millions d’années
– 50
– 45
Moeritherium
– 40
– 35
– 30
Zygolophodon
– 25
– 20
– 15
Mammuthus
– 10
Loxodonta
2 La présence d’une trompe est un caractère partagé par ces quatre proboscidiens.
3 Les caractères nouveaux ayant accompagné l’évolution des proboscidiens sont :
– l’acquisition d’une trompe ;
– le remplacement des bosses par des crêtes au niveau des molaires.
4 Au cours de l’évolution des proboscidiens, la trompe s’est progressivement développée.
80
–5
0
7 Des paludines qui se succèdent
8 Trouver le nom d’un fossile
1 Les paludines ont en commun d’avoir une coquille
enroulée en forme de cône, mais seules les espèces les
plus récentes ont une coquille ornementée.
2 La forme de la coquille, partagée par les différentes
paludines, indique un lien de parenté entre elles.
Leur évolution, à l’ère tertiaire, est révélée par
une ornementation de la coquille, de plus en plus
complexe.
1
animaux
animaux à carapace
articulée
iule
animaux à squelette
formé d’os
cétoine
couleuvre
carpe
cétoine
couleuvre
carpe
2
iule
9 L’évolution des ammonoïdés
1
et
2
Goniatite
– 350
– 300
Cératite
– 250
– 200
Ammonite
– 150
– 100
– 50
3 Au cours de l’évolution des ammonoïdés, la forme des lignes de suture est devenue
de plus en plus complexe.
10 Parentés chez les arthropodes
12 La phalène du bouleau
1 Le corps protégé par une carapace est un caractère
partagé par les trois espèces d’arthropodes.
2 L’épeire fasciée est l’espèce qui présente la plus
proche parenté avec le scorpion d’Ardèche.
1 La variété foncée, dans les régions industrielles,
est plus difficilement repérable par les prédateurs. La
sélection de cette forme est donc favorable à la survie
de l’espèce.
2 Le remplacement progressif de la variété claire par
la variété foncée s’accompagne d’une augmentation
progressive de la fréquence de l’allèle « couleur foncée ».
11 Une parenté inattendue
1 La présence d’un squelette formé d’os est un
caractère partagé par les trois espèces décrites.
2 La grenouille est l’espèce qui présente le plus de
caractères communs avec le dipneuste.
3 C’est l’arbre d’évolution 1 qui est en accord avec
les informations fournies par le tableau.
CHAPITRE 7
ÉVOLUTION BIOLOGIQUE
ET ENVIRONNEMENT
Ce chapitre, dernier de la partie « Évolution », a pour objectif de donner aux élèves les informations
scientifiques pour établir l’existence d’interdépendances entre les transformations de la Terre, celles des milieux
de vie et celles du monde vivant au cours des temps géologiques.
avec les élèves sur le thème de la variation des milieux de vie et de l’évolution, voire de la disparition de
certaines espèces. Le choix s’est porté sur les équidés et les dinosaures.
●
Chapitre 7 Évolution biologique et environnement – 83
Les connaissances requises pour aborder ce chapitre sont celles qui lient milieux de vie et occupation
du milieu, connaissances établies en cinquième et en quatrième. Il est indispensable de faire préciser
aux élèves, et avant de s’engager dans la 1re activité, ce qu’ils savent des transformations de la lithosphère
en liaison avec la tectonique des plaques (classe de 4e).
Connaissances
Les événements géologiques ayant
affecté la surface de la Terre depuis
son origine, il y a 4,6 milliards
d’années, ont modifié les milieux
et les conditions de vie : les
peuplements ont changé.
Rechercher l’information utile,
Prendre un exemple : changement
l’analyser, la trier, la synthétiser
du climat ou volcanisme ou
[Compétence 7] ; exploiter des
régression marine ou météorite.
textes, graphiques, schémas,
vidéogrammes, … afin de proposer
une relation entre des événements
survenus à la surface de la Terre et
La Terre a connu des transformations des changements dans le monde
en relation avec l’apparition
vivant. [Compétence 4 – b2i
de la vie et la diversification
domaine 4]
des organismes vivants.
Réciproquement, l’évolution
Situer dans le temps sur une
des conditions planétaires
frise chronologique quelques
(géographiques, environnementales) repères jalonnant l’histoire des
a influencé l’évolution de la vie.
organismes vivants, quelques
repères d’événements permettant
La succession des formes vivantes de découper le temps géologique.
et les transformations géologiques [Compétence 5]
sont utilisées pour subdiviser les
temps géologiques en ères et en
périodes de durée variable.
Ce chapitre peut être intégré au thème 3 « météorologie et climatologie ». Les connaissances acquises
dans ce chapitre apportent un point de vue inattendu dans le cadre de ce thème : des changements
climatiques, paléogéographiques, survenus au cours des temps géologiques, ont pu provoquer l’évolution
d’espèces et de groupes d’êtres vivants, voire leur disparition.
84
Les auteurs ont voulu mettre en place une démarche d’investigation à partir d’exemples simples.
Cela doit permettre à l’élève de s’informer, de mettre en relation les données pour dégager
les influences entre environnement et êtres vivants au cours des temps géologiques.
(50 minutes)
Les échanges engagés en introduction se poursuivront simplement dans l’activité 1 qui s’appuie sur
l’évolution des équidés. Il s’agit ici, dans le cadre d’une démarche d’investigation, d’apports scientifiques,
de connaissances que l’élève doit s’approprier pour découvrir comment l’environnement a influencé
l’évolution des équidés.
●
(50 minutes)
Cette activité conduit l’élève à découvrir la notion de crise biologique liée à la modification
de paramètres de l’environnement, il y a 65 millions d’années. La présentation des causes possibles
de cette crise permet de cerner une caractéristique de la démarche scientifique : rechercher
et débattre à partir de faits pour expliquer un phénomène, ici, la disparition du groupe des dinosaures.
●
(50 minutes)
Les roches portent en elles les traces de l’évolution de l’atmosphère de la planète Terre.
Cette activité propose des documents qui révèlent l’apparition du dioxygène dans l’atmosphère
puis l’évolution de sa composition depuis 4,5 milliards d’années, sous l’effet des êtres vivants.
●
(50 minutes)
Il s’agit de la synthèse du chapitre sous la forme d’une frise qui met en place, sur un axe du temps,
l’évolution du nombre de familles d’êtres vivants. Cette synthèse permet de mettre en évidence la
manière dont l’histoire de la Terre a été subdivisée. En classe, cette frise succincte peut être construite
progressivement au cours des 3 chapitres qui composent cette partie.
●
● une compétence informatique : « modifier la mise en forme des caractères et des paragraphes ;
regrouper dans un même document plusieurs éléments, textes, images (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « mettre en relation des données sur l’origine
d’une crise biologique ».
L’élève doit produire un article de presse sur les causes de la crise permo-triasique. Cet article de presse
doit être illustré.
activité 1
Influence de l’environnement sur l’évolution
des êtres vivants
Objectifs visés
L’évocation de la pensée darwinienne, dans le chapitre précédent, suggère l’idée que l’évolution biologique
est conditionnée par des modifications du milieu. Cette
activité a pour but de vérifier ce lien de causalité en
prenant l’exemple de la lignée des équidés. Dans un
premier temps, on établit une relation entre l’évolution
biologique et une modification de la végétation que l’on
explique, dans un deuxième temps, en s’appuyant sur
des notions construites en quatrième, par le mouvement
relatif des plaques lithosphériques.
L’évolution des conditions planétaires (géographiques,
environnementales) a influencé l’évolution de la vie.
des compétences, cette activité contribue à la connaissance des caractéristiques du vivant et plus précisément
à celle de l’évolution.
86
Comparer les caractères de 2 équidés fossiles et d’un
équidé actuel en utilisant les informations fournies par
des textes et des dessins (document a).
● Formuler une hypothèse relative à la cause de l’évolution des équidés préalablement constatée en utilisant les
informations fournies par un texte (documents a et b).
● Vérifier la validité de l’hypothèse formulée en utilisant
les informations fournies par des cartes et des textes
(document c).
●
œuvre la démarche scientifique, notamment saisir des
informations, formuler une hypothèse puis la valider.
1 : L’évolution des équidés s’est accompagnée de l’augmentation
de la taille, d’un allongement et d’un redressement de la patte,
d’une diminution du nombre de doigts.
2 : Ces modifications ont, sans doute, permis aux équidés
d’améliorer leur aptitude à la course.
3 : Le déplacement des plaques a eu pour conséquence le
remplacement, dans le Wyoming en particulier, de la forêt
par la steppe, milieu ouvert dans lequel l’aptitude à la course
est favorable à la survie de l’espèce. Cette modification de
l’environnement, liée à un changement géographique, peut donc
expliquer l’évolution des équidés.
Cette activité se prête bien à la mise en œuvre de la
démarche d’investigation.
Le document a permet aux élèves de situer les 3 espèces
dans le temps et, grâce aux légendes, de les comparer
sans difficulté afin de décrire quelques caractéristiques
de leur évolution.
Le document b permet, d’une part, de donner une
signification aux évolutions précédemment constatées
et, d’autre part, d’engager une réflexion sur la cause
probable d’une telle évolution.
L’hypothèse d’un lien avec un changement environnemental, suggérée par ce même document, est validée
par l’exploitation du document c.
On peut utilement favoriser la réflexion des élèves en les
invitant, avant la présentation du document c, à réfléchir
aux conséquences vérifiables de l’hypothèse formulée.
Ils sont ainsi amenés à la nécessité de connaître la répartition de la végétation mondiale à l’époque où vivaient
les équidés fossiles. On peut alors projeter, en utilisant
le CD d’accompagnement, la carte de la végétation du
monde, il y a 55 millions d’années. Sa lecture, comparée
à la carte de la végétation mondiale actuelle, confirme
la réalité d’une modification de l’environnement allant
dans le sens de l’hypothèse.
On peut, à ce moment-là seulement, utiliser le document c du manuel pour finaliser la réflexion et donner
les informations permettant de relier les modifications
environnementales constatées au déplacement des plaque lithosphériques.
V. Courtillot, La vie en catastrophes, Fayard, 1995
F. Lethiers, Évolution de la biosphère et événements
géologiques, Éditions scientifiques GB, 1998
Dossier « Extinction, quand la vie faillit », La Recherche,
n°409, juin 2007
Dossier « La météorite, les dinosaures et le plancton »,
La Recherche, n°293, décembre 1996
activité 2
Influence de l’environnement sur les disparitions
massives d’êtres vivants
Objectifs visés
Cette activité propose de rechercher l’origine des crises
biologiques en prenant l’exemple de la crise crétacé –
tertiaire décrite dans le chapitre 5.
L’exposé des différentes causes possibles permet d’introduire, ici, l’idée essentielle du caractère relatif et souvent
provisoire de l’explication scientifique.
Les événements géologiques ayant affecté la surface de
la Terre depuis son origine, il y a 4,6 milliards d’années,
ont modifié le milieu et les conditions de vie : les peuplements ont changé.
88
Mettre en relation des informations tirées de documents variés (textes, cartes, modèles) dans le but d’expliquer les modifications des peuplements à la fin de
l’ère secondaire (document a).
● Argumenter en faveur de l’existence d’un lien entre
le volcanisme du Deccan et la crise biologique correspondante (document b).
● Rédiger une synthèse exposant les différentes causes
possibles de la crise étudiée (documents a et b).
●
des compétences, cette activité contribue :
– à mettre en œuvre la démarche scientifique notamment saisir des informations, argumenter ;
– à comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs causes
agissant simultanément, à percevoir qu’il peut exister
des causes non apparentes ou inconnues.
1 : La chute d’une météorite peut expliquer la disparition de
nombreuses espèces végétales car elles sont privées de la lumière
nécessaire à leur nutrition et leur croissance.
La disparition des animaux peut s’expliquer par la désorganisation
des chaînes alimentaires, d’une part ; par la détérioration
des conditions de la respiration (augmentation de la température
et du taux de dioxyde de carbone) d’autre part.
2 : Le volcanisme du Deccan ayant eu des effets similaires sur
l’environnement, ce phénomène peut également expliquer la crise
biologique datant de la même époque.
3 : La crise biologique qui s’est déroulée il y a 65 millions
d’années peut donc avoir pour origine :
– la chute d’une météorite ;
– le volcanisme du Deccan.
Les acquis de l’activité précédente permettent de
formuler l’hypothèse d’un lien entre la crise biologique décrite dans le chapitre 5 et des modifications
importantes des conditions de vie. Une réflexion sur les
conséquences vérifiables de cette hypothèse, guidée
par le professeur, amène les élèves à rechercher d’éventuelles traces des phénomènes pouvant expliquer de
telles modifications.
La nature de ces phénomènes ne pouvant être, a priori,
soupçonnée, on peut alors utiliser les documents du
manuel pour les découvrir.
Le document a révèle l’existence de traces d’une chute
météoritique et fournit les informations permettant
d’établir un lien possible entre la survenue d’un tel
phénomène et les modifications des peuplements.
De même, le document b révèle l’existence de traces
d’un volcanisme intense et fournit des informations
permettant d’établir un lien possible entre la survenue de ce phénomène et les modifications des peuplements.
Voir page 87
activité 3
Influence des êtres vivants sur l’évolution
de l’atmosphère
Objectifs visés
Cette activité a pour but de mettre en évidence l’influence des êtres vivants sur l’évolution de l’atmosphère.
La réflexion porte sur l’apparition du dioxygène et l’augmentation de son taux dans l’atmosphère ainsi que sur
la diminution du taux de dioxyde de carbone, au cours
des temps géologiques.
La Terre a connu des transformations en relation avec
l’apparition de la vie et la diversification des êtres vivants.
90
Expliquer l’apparition du dioxygène en utilisant les
informations tirées de divers documents (textes, schémas,
photographies) (documents a, b et c).
● Expliquer la diminution du dioxyde de carbone en
utilisant des informations tirées de divers documents
(textes, graphiques, schémas, photographies) (document d).
●
œuvre la démarche scientifique notamment saisir des
informations, les relier dans un but explicatif.
1 : L’apparition du dioxygène atmosphérique est le résultat de
l’apparition des stromatolites qui ont commencé à rejeter ce gaz.
S’accumulant, dans un premier temps dans la mer, le dioxygène
est passé, dans un deuxième temps, dans l’atmosphère.
2 : La diminution du taux de dioxyde de carbone est liée
3 : L’apparition des végétaux chlorophylliens explique l’apparition
du dioxygène atmosphérique ; la prolifération des animaux
à coquilles explique la diminution du taux de dioxyde
de carbone. Donc, les êtres vivants ont influencé la composition
de l’atmosphère.
à la formation des océans qui ont dissous une grande quantité
de ce gaz, et à l’accumulation des coquilles calcaires dans
les sédiments qui l’ont ensuite piégé.
Le document a montre, grâce aux datations des échantillons fournis, que le dioxygène est probablement apparu
dans les océans il y a environ 3,5 milliards d’années et
dans l’atmosphère il y a environ 2 milliards d’années. Ce
constat débouche sur le problème de l’origine de ce gaz,
absent dans l’atmosphère primitive, de son apparition
dans les océans puis dans l’atmosphère.
Le document b permet de résoudre une partie du problème :
c’est l’apparition des premiers végétaux chlorophylliens,
marins, datée de la même époque qui explique l’apparition
du dioxygène dans les océans.
Le document c permet de résoudre l’autre partie du
problème : le dioxygène n’est apparu que plus tard
dans l’atmosphère car il a été « piégé » dans un premier
temps dans diverses formations géologiques.
Pour la deuxième partie de l’activité, on peut, dans un
premier temps, projeter seulement le graphique du
document d. Sa lecture permet de décrire l’évolution de
l’atmosphère. On focalise la réflexion sur la diminution
du dioxyde de carbone. Les élèves sont alors invités à
proposer des explications à une telle évolution. C’est
une lecture plus fine du même document qui permettra
de rejeter l’hypothèse d’un lien avec l’activité des stromatolites (hypothèse qui peut légitimement être formulée par les élèves compte tenu de la mobilisation des
acquis relatifs à la biologie des végétaux chlorophylliens)
puisque la diminution du dioxyde de carbone précède
l’apparition des stromatolites.
On peut alors utiliser l’ensemble du document d pour
finaliser la réflexion.
Voir page 87
activité 4
Les grandes subdivisions de l’histoire de la Terre
Objectifs visés
Les élèves découvrent, dans cette activité, comment ont
été établies les coupures chronologiques de l’histoire de
la Terre.
La succession des formes vivantes et les transformations
géologiques sont utilisées pour subdiviser les temps géologiques en ères et périodes de durée variable.
92
Saisir des informations dans un graphique afin de préciser
comment ont été établies les subdivisions de l’histoire
de la Terre.
●
des compétences, cette activité contribue à comprendre
le lien entre les phénomènes de la nature et le langage
mathématique (le graphique) qui s’y applique et aide à
les décrire.
1 : L’événement marquant le passage de l’ère primaire à l’ère
secondaire est une crise biologique.
2 : C’est le début du plissement hercynien qui a servi pour
marquer le passage du silurien au dévonien.
3 : Ce sont les crises biologiques et les événements géologiques
majeurs, comme la formation des chaînes de montagnes, qui
ont permis d’établir les subdivisions de l’histoire géologique de
la Terre.
Le graphique proposé fournit 3 types d’informations :
– des informations relatives aux variations du nombre de
familles d’êtres vivants permettant de repérer les crises
biologiques ;
– des informations concernant l’apparition de quelques
grands groupes ;
– des informations relatives à la formation des chaînes
de montagnes.
La lecture de ce document permet d’atteindre l’objectif
de l’activité, à savoir que les subdivisions de l’histoire
de la Terre coïncident avec les crises biologiques et/
ou des événements géologiques majeurs. Elle permet
également de montrer qu’il n’existe pas, en revanche,
de coïncidence entre les subdivisions et l’apparition de
nouvelles espèces, ce qui justifie le regroupement des
ères tertiaire et quaternaire.
Voir page 87
exercices
1 QCM
4 Compléter un schéma
1 c ; 2 b ; 3 a et c.
dioxyde de
carbone
1 La diminution du dioxyde de carbone atmosphérique
est en partie liée à l’accumulation des sédiments calcaires.
2 L’évolution des êtres vivants a subi l’influence de
l’environnement.
dioxyde de
carbone
calcium
1 Les crises biologiques et la formation des chaînes de
montagnes ont permis aux géologues de subdiviser
l’histoire de la Terre.
2 La disparition des dinosaures est probablement liée
à une chute météoritique et/ou à une intense activité
volcanique.
sédiments calcaire
5 Compléter une frise
ère primaire
ère tertiaire
ère secondaire
ère quaternaire
– 500
– 400
apparition de
l’Homme
extinction des
dinosaures
– 300
– 200
– 100
actuel
• exercice guidé
6 Évolution des molaires des équidés
7 L’évolution des molaires des proboscidiens
1 Les molaires du Mesohippus possèdent des crêtes
et des tubercules alors que celles de l’Eohippus
ne possèdent que des tubercules et que celles du
Merichippus ne possède plus que des crêtes.
1 Le proboscidien le plus ancien est le paléomastodonte.
2 Au cours de l’évolution des équidés, les tubercules
recouvrant les molaires ont progressivement été
remplacés par des crêtes.
3 Le remplacement des molaires à tubercules ne pouvant
mastiquer que les feuilles tendres par des molaires
à crêtes permettant la mastication de l’herbe, plus
abrasive, peut être mis en relation avec le remplacement
de la forêt, dont les arbres possèdent un feuillage
tendre, par la savane dont l’herbe est plus abrasive.
94
2 L’évolution des molaires des deux proboscidiens
étudiés s’est accompagnée du remplacement des
tubercules par des crêtes.
3 Le remplacement des molaires à tubercules ne
pouvant mastiquer que des feuilles tendres par des
molaires à crêtes pouvant mastiquer l’herbe abrasive
est en rapport avec le remplacement de la forêt,
à feuillage tendre, par la savane, dont l’herbe est
abrasive.
8 Évolution de l’atmosphère au carbonifère
10 Les trapps
1
15
1 La mise en place des trapps a eu pour conséquence
la survenue de crises biologiques.
2 Les limites des ères coïncident souvent avec les crises
biologiques. Or, les crises biologiques coïncident avec
la mise en place des trapps. Donc, la mise en place des
trapps coïncide avec les limites des ères.
10
11 Une coupure controversée
25
teneur en dioxyde
de carbone en %
20
5
0
– 600
– 500
– 400
– 300
– 200
– 100
actuel
2 Au carbonifère, les végétaux terrestres apparaissent
puis prolifèrent.
3 Au cours du carbonifère, le taux de dioxyde de
carbone diminue sensiblement.
4 La diminution du taux de dioxyde de carbone est
probablement liée à la prolifération des végétaux
terrestres qui prélèvent ce gaz dans l’air.
9 Une couche d’argile significative
1 À la fin du secondaire et au tertiaire, les calcaires
de Bidart sont constitués de fragments de carapaces
de foraminifères.
2 Le dépôt d’argile marque le passage de l’ère
secondaire à l’ère tertiaire.
3 La présence de la couche d’argile, qui ne contient
pas de foraminifères, et l’interruption de la
sédimentation calcaire est en rapport avec la chute
sensible du nombre de foraminifères pendant la
crise biologique ayant affecté la Terre à la fin de l’ère
secondaire.
1 La plus importante extinction d’espèces s’est
produite à la fin de l’ère primaire.
2 La coupure établie entre l’ère primaire et l’ère
secondaire et celle établie entre l’ère secondaire
et tertiaire coïncident avec des crises biologiques.
3 Certains scientifiques pensent que la coupure établie
entre l’ère tertiaire et quaternaire n’est pas justifiée
probablement parce qu’elle ne coïncide pas avec une
crise biologique.
12 Brachiopodes et bivalves
1 À la fin de l’ère primaire, le nombre de brachiopodes
et de bivalves diminue fortement ; au cours de l’ère
tertiaire, le nombre de bivalves augmente.
2 La diminution du nombre de brachiopodes et
de bivalves, animaux vivant fixés sur les côtes, est
en rapport avec la fusion des continents ayant
entraîné, à la fin de l’ère primaire, une diminution
de la longueur des côtes. L’augmentation du nombre
de bivalves, au cours de l’ère secondaire, est en
rapport avec le morcellement des continents ayant
entraîné une augmentation de la longueur des côtes.
CHAPITRE 8
LE RISQUE INFECTIEUX
Les trois chapitres de cette partie du programme vont permettre aux élèves d’acquérir les connaissances
scientifiques pour comprendre :
– le risque infectieux et comment les moyens préventifs et curatifs mis au point par l’Homme aident l’organisme
à résister à ces micro-organismes ;
– comment l’organisme réagit pour se préserver des effets des micro-organismes pathogènes présents dans son
environnement ;
– les causes de dérèglements du système immunitaire : sida et allergies.
● Ce premier chapitre conduit les élèves à découvrir, par étapes, le monde des micro-organismes qui nous
entourent, les processus de la contamination et de l’infection de l’organisme.
avec les élèves à partir de leurs connaissances, leurs représentations sur les infections qui les atteignent, les
« microbes » et le lien avec les antibiotiques.
●
Chapitre 8 Le risque infectieux – 97
Les élèves ont eu connaissance (programme de 6e) du rôle des micro-organismes dans la transformation de
matières premières animales ou végétales, en aliments nécessaires à l’Homme. Il ne s’agissait pas de microorganismes pathogènes mais ces connaissances, réactivées, doivent conforter l’idée de l’omniprésence des
micro-organismes dans notre environnement.
Connaissances
L’organisme est constamment
Observer pour établir la diversité
confronté à la possibilité de pénétration des micro-organismes.
de micro-organismes (bactéries,
virus) issus de son environnement. Manipuler :
– réaliser une préparation
Ils se transmettent de différentes
microscopique ;
façons d’un individu à l’autre ou
– observer au microscope.
par des objets. Ils franchissent la
peau ou les muqueuses : c’est la
contamination.
photographies… afin de définir
la contamination et l’infection.
Après contamination, les micro[Compétence 5]
organismes se multiplient au sein de
l’organisme : c’est l’infection.
Ces risques sont limités par
la pratique de l’asepsie et
par l’utilisation de produits
antiseptiques. L’utilisation du
préservatif permet de lutter
contre la contamination par les
micro-organismes responsables
des infections sexuellement
transmissibles (IST) notamment
celui du SIDA. [Compétence 6]
Des antibiotiques appropriés
permettent d’éliminer les bactéries.
Ils sont sans effet sur les virus.
Réalisation de préparations
microscopiques de microorganismes non pathogènes.
Observation microscopique de
quelques micro-organismes.
Observations d’images de cellules
infectées par un virus.
Recherche, à partir de documents,
de modes de transmission de microorganismes.
Recherche documentaire sur
les infections sexuellement
Mobiliser ses connaissances en
transmissibles (IST) les plus
situation pour expliquer l’intérêt des fréquentes. [B2i]
antibiotiques, des antiseptiques et
de l’asepsie.
Recherche documentaire limitée sur
quelques exemples de méthodes
d’antisepsie/d’asepsie.
vidéogrammes, photographies…
afin de découvrir les méthodes de
Recherche des modalités de
prévention et de lutte contre la
découverte des antibiotiques.
contamination et/ou l’infection.
[Histoire des Sciences]
[Compétence 4 – B2i domaine 4]
Lecture et interprétation d’un
Situer dans le temps des découvertes antibiogramme.
scientifiques. [Compétence 5]
● thème 5, « santé » : les connaissances acquises, ici, pourront participer à l’atteinte de l’objectif : « lutte contre
les infections sexuellement transmissibles ».
● thème 6, « sécurité » : les connaissances concernant le risque infectieux doivent participer à définir la notion
de risque en matière de santé, pour soi et pour les autres, par exemple lorsque de simples règles d’hygiène ne
sont pas respectées.
98
Les auteurs ont souhaité mettre en place une démarche d’investigation s’appuyant sur des observations
pour comprendre la notion de « risque infectieux » pour l’anticiper et le réduire.
(50 minutes)
Pour prolonger les échanges de début de séance, à partir des documents des pages 140 et 141,
les élèves vont pouvoir découvrir, par l’observation directe (au microscope) ou à partir des documents
du manuel, la grande variété des micro-organismes de notre environnement voire leur pathogénicité.
●
(50 minutes)
Des informations sur les modes de transmission des micro-organismes sont données aux élèves. Ces
informations renvoient très souvent à nos comportements et à la notion de risque et de responsabilité
individuelle et collective dans la transmission des micro-organismes pathogènes.
●
(50 minutes)
L’activité demande aux élèves de mettre en relation des documents pour comprendre comment peut
se faire la contamination par des micro-organismes.
●
(50 minutes)
Cette activité propose une démarche analogue à celle de l’activité 3. L’objectif est double :
construire la notion d’infection et différencier contamination et infection.
●
(50 minutes)
Les documents sur les moyens de limiter et de combattre l’infection sont donnés.
Certains de ces documents sont des évocations des étapes de l’histoire de la médecine
et des progrès dans le domaine de la lutte contre le risque infectieux.
●
● une compétence informatique : « créer, produire, traiter, exploiter des données pour
regrouper dans un même document plusieurs éléments, textes, images. (C.3) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « établir un recensement des IST ».
activité 1
Dans notre environnement, des micro-organismes
Objectifs visés
mettre en évidence la diversité des micro-organismes :
des bactéries et des virus.
Les élèves peuvent aussi comprendre les raisons pour
lesquels certains micro-organismes sont pathogènes et
d’autres pas.
Les micro-organismes ont en commun d’être de taille
microscopique : on ne peut les observer qu’à l’aide du
microscope. Ce sont des bactéries et des virus.
Ils sont trouvés dans tous les milieux mais plus particulièrement au contact de l’être humain : peau et cavités
internes de l’organisme.
Tant que ces micro-organismes demeurent à l’extérieur
de l’organisme de l’être humain, ils ne sont pas dangereux. Leur pénétration les rend pathogènes.
100
Observer pour établir la diversité des micro-organismes (documents a à e).
● Manipuler :
– réaliser une préparation microscopique ;
– observer au microscope
(document a).
●
et des compétences, cette activité contribue à rendre
l’élève capable de manipuler. Il développe des habiletés
manuelles, et est familiarisé avec certains gestes techniques.
Elle permet aussi de maîtriser les principales unités de
mesure et de savoir les associer aux grandeurs correspondantes.
1 : Suivant le micro-organisme choisi, la taille peut varier.
On peut obtenir les résultats suivants :
bactéries acétiques : 1 μm ; bacille Bt : 2 μm et virus de
l’hépatite E : 0,03 μm.
On constate qu’ils sont tous de petite taille et que pour les
observer, on a utilisé le microscope optique ou électronique. Ce
sont donc des micro-organismes.
3 : Quand un micro-organisme pénètre dans l’organisme
humain, il est à l’origine de la maladie. On dit qu’il est
pathogène.
4 : Les micro-organismes sont trouvés dans tous les milieux,
y compris au contact de l’Homme. Lorsqu’ils pénètrent dans
l’organisme humain, ils sont à l’origine de maladies.
2 : On constate que les micro-organismes peuvent être trouvés
dans tous les milieux : alimentation, organisme, peau, …
Les documents de cette activité, de nature diverse, peuvent être envisagés après un rappel des acquis de l’école
primaire et de la classe de 6e :
– pour maintenir le bon fonctionnement de son corps
le plus longtemps possible, des règles de vie doivent
guider le comportement quotidien et ce, depuis le plus
jeune âge (veiller à la propreté corporelle : peau, dents,
cheveux, ongles, mains) ;
– certains aliments proviennent de la transformation
de matière première d’origine animale ou végétale en
produits nécessaires à l’Homme. Des micro-organismes
sont à l’origine de ces transformations.
L’activité peut commencer, comme l’introduction y
invite, par une présentation d’une série de photographies de l’intérieur d’une maison très propre. Malgré cet
environnement, des cas de maladies infectieuses peuvent se développer. Ce constat initial permet de poser la
problèmatique de l’activité.
L’ensemble des documents constitue deux blocs.
Le premier bloc correspond aux documents a à c. Ce
bloc permet d’appréhender une caractéristique des
micro-organismes, leur petite taille. Nécessairement,
pour les observer, le microscope est utilisé.
L’étude peut être complétée par la réalisation de l’exercice guidé p. 157 du manuel élève. L’objectif de cet
exercice est l’utilisation des échelles par les élèves.
Le choix d’observer des bactéries acétiques au microscope
en classe a été fait, car il permet d’observer les microorganismes facilement. En effet, l’observation plus classique
des bactéries du yaourt est plus difficile pour les élèves. La
caséine du lait précipitée perturbe l’observation.
Le deuxième bloc correspond aux documents d et e.
Ce bloc permet d’aborder un premier niveau d’explication des causes des maladies infectieuses. Pour que
de telles maladies se développent, il faut que les microorganismes qui se trouvent à l’extérieur de l’organisme
pénètrent celui-ci.
M. Gandhi, Microbiology and Immunology, Blackwell
Publishing, 2004
G.-R. Burmester, A. Pezzutto, Atlas de poche d’immunologie, Flammarion Médecine – Sciences, 2003
E. Marieb, Anatomie et physiologie humaine, Pearson
Education, 2005
Des sites internet
Site de microbiologie médicale :
http://www.microbes-edu.org
Site de l’INRA sur les bactéries acétiques :
http://www.inra.fr/layout/set/print/la_science_et_vous/
apprendre_experimenter/aliments_fermentes/le_vinaigre/
la_fabrication_du_vinaigre_les_connaissances
activité 2
La transmission des micro-organismes
Objectifs visés
d’identifier différents moyens de transmission des maladies.
Elle sensibilise les élèves aux risques majeurs que sont les
infections sexuellement transmissibles (IST).
Les micro-organismes sont transmis d’un individu
malade à un individu sain par différents moyens. Parmi
ces moyens, on peut citer la salive, l’air, le contact avec
les animaux, les aliments, les rapports sexuels…
102
Exploiter des textes pour définir la transmission des
maladies (documents a à e).
●
des compétences, cette activité contribue à exprimer
et exploiter les résultats d’une recherche et, pour cela,
utiliser les langages scientifiques à l’écrit.
1 : Le virus de la grippe est transmis par la salive lors d’un
éternuement.
Le tréponème pâle, Trichomonas vaginalis, le VIH, le
papillomavirus, etc. sont transmis lors d’un rapport sexuel non
protégé.
Le virus du chikungunya est transmis par un moustique piqueur.
La bactérie Salmonella typhi peut être transmise par les
aliments.
Le Vibrio cholerae est transmis par l’eau et par les aliments.
2 : Les micro-organismes peuvent être transmis par différents
moyens : salive, rapports sexuels, insectes, aliments, boissons…
Pour introduire cette activité, un dialogue peut être
mené entre les élèves et le professeur. Il peut être l’occasion de constater que, dans une classe, il est courant
que plusieurs élèves développent les uns à la suite des
autres une même maladie infectieuse. Nécessairement
les micro-organismes ont été transmis entre les élèves.
Le problème de l’activité est alors posé.
L’ensemble de ces documents est constitué de textes,
de photographies de micro-organismes divers et de photographies illustrant quelques moyens de transmission.
Cet ensemble permet un travail de saisie de l’information
de la part des élèves.
Ce travail peut être réalisé seul et la réponse aux questions
sera nécessairement courte.
Le travail sur les IST peut être complété par la réalisation
de l’atelier B2i p. 161 du manuel élève. Cet exercice
permet la validation de certains items du B2i : « regrouper
dans un même document plusieurs éléments, textes,
images ». L’élève obtient alors un document complet
sur les IST qui présente les différentes maladies, les
micro-organismes responsables, les symptômes, les
complications et les traitements possibles.
Voir page 101
A. Siboulet et J.-P. Couleau, Maladies sexuellement
transmissibles, Masson, 1990
Des sites internet
Un site éducatif sur les IST :
http://www.jeunesensante.ca/acsa/Informations/
t60c63x73/ITS+(Infections+transmissibles+sexuelle
ment).aspx
activité 3
La contamination par les micro-organismes
Objectifs visés
L’objectif de cette activité est double :
– permettre aux élèves d’expliciter la contamination ;
– permettre aux élèves d’expliquer les raisons pour lesquelles la peau et les muqueuses permettent de limiter
la contamination.
La peau et les muqueuses limitent la contamination.
Elles sont des barrières à la pénétration des microorganismes.
Quand la peau est lésée, la barrière est franchie : c’est la
contamination. Les micro-organismes franchissent plus
facilement les muqueuses qui tapissent les cavités internes de l’organisme.
104
Exploiter des textes, schémas, photographies, afin de
définir la contamination (documents a et b).
●
Elle permet aux élèves de comprendre le fonctionnement de leur propre corps.
1 : Plusieurs caractéristiques de la peau en font une barrière
face aux micro-organismes : couche externe de cellules mortes,
renouvellement rapide des cellules superficielles, bactéries non
pathogènes de surface. Les micro-organismes franchissent cette
barrière lorsque la peau est abîmée lors d’une coupure ou piqûre.
3 : Les micro-organismes contaminent l’individu lorsqu’ils
franchissent la peau ou les muqueuses et pénètrent ainsi dans
l’organisme.
2 : Les muqueuses sécrètent des mucus toxiques pour les micro-
organismes. Ce mucus peut être expulsé par le mouvement des cils
qui tapissent certaines muqueuses.
Un travail introductif permet de mettre en opposition
deux faits : l’Homme vit dans un environnement microbien et pourtant il n’est que rarement malade. Lorsqu’il
développe une maladie infectieuse, il y a une contamination. Ce travail permet de poser le problème de
l’activité.
de données concernant la contamination au niveau de la
peau et la contamination au niveau des muqueuses.
Les élèves prennent connaissance des données pour préciser les caractéristiques de la peau et des muqueuses
qui limitent la pénétration des micro-organismes dans
l’organisme d’une part et, d’autre part, la manière dont
ces micro-organismes peuvent franchir ces barrières lors
de la contamination.
Il conviendra de développer pour les élèves la notion
« dans l’organisme ». En effet, pour eux les cavités internes
de l’organisme risquent d’être assimilées à « l’intérieur
de l’organisme ». De ce fait le travail sur les muqueuses
peut poser difficulté.
Voir page 101
activité 4
De la contamination à l’infection
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif d’expliciter les modalités de
l’infection, qu’elle soit bactérienne ou virale.
Les bactéries, comme les virus, une fois entrées dans l’organisme, vont se multiplier et provoquer les différents
symptômes de la maladie : c’est l’infection.
106
Exploiter des textes, schémas, photographies, afin de
définir l’infection (documents a à f).
●
Elle permet aux élèves de comprendre le fonctionnement de leur propre corps.
1 : Le bacille de Koch, après avoir contaminé par voie
aérienne l’organisme, se multiplie dans les cellules de nodules
pulmonaires. À partir de ces cellules, les nouveaux bacilles
formés passent dans les bronches ou bien dans le sang et se
dispersent dans les poumons.
2 : Le virus de la grippe se multiplie dans des cellules dans
lesquelles il a pénétré. Lors d’un bourgeonnement cellulaire, de
nombreux nouveaux virus sont libérés et peuvent alors pénétrer
dans de nouvelles cellules.
3 : Les micro-organismes infectent l’Homme en se multipliant
dans son organisme.
Le travail introductif permet aux élèves de rappeler ce
qu’est la contamination. Ils sont conduits à comprendre
qu’il faut un délai entre cette phase de contamination
et le moment où les premiers symptômes de la maladie
apparaissent. Le professeur apporte l’information que ce
temps correspond à l’infection. Le problème de l’activité
peut être posé.
L’ensemble des documents constitue deux blocs concernant deux types d’infection :
– l’infection bactérienne (documents a à c) ;
– l’infection virale (documents d à f).
Les élèves prennent connaissance de l’ensemble des
documents pour préciser les modalités des deux types
d’infection.
La comparaison des deux types d’infection permet de
dégager leur caractère commun, la prolifération des
micro-organismes au sein de l’organisme.
Voir page 101
Des sites internet
Des données complémentaires sur la tuberculose concernant l’épidémiologie :
http://www.sante.gouv.fr/htm/dossiers/tuberculose/generalites.htm
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs104/fr/index.html
Des données complémentaires sur la grippe :
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs211/fr/index.html
activité 5
La protection contre le risque infectieux
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif d’expliciter les moyens de
lutter contre le risque infectieux : antiseptiques, asepsie,
antibiotiques ; et préservatifs dans le cas des IST.
L’asepsie et les antiseptiques permettent de limiter la
contamination.
La contamination par les micro-organismes à l’origine
des infections sexuellement transmissibles peut être limitée efficacement par l’utilisation du préservatif.
Les antibiotiques permettent de lutter contre l’infection bactérienne en provoquant leur destruction. Ils sont
sans effet sur les virus.
108
Mobiliser ses connaissances en situation pour expliquer l’intérêt des antibiotiques, des antiseptiques et de
l’asepsie (documents a et d).
●
des compétences, cette activité permet aux élèves de
comprendre le fonctionnement de leur propre corps :
elle permet de veiller au risque d’accidents naturels.
De même elle participe à l’éducation à la sexualité, la
santé et la sécurité.
1 : Pour lutter contre la contamination, il existe différents
moyens :
– les antiseptiques qui éliminent plus ou moins efficacement
les micro-organismes ;
– le préservatif, moyen efficace pour lutter contre les IST ;
– l’asepsie pratiquée au bloc opératoire qui permet d’éviter
l’apport de micro-organismes : usage d’antiseptiques, outils
désinfectés, gants, masques, blouses jetables, etc.
2 : Le taux de mortalité en 1860 était de 70 %. Actuellement,
3 : Les micro-organismes provoquent la destruction des bactéries
dans l’organisme infecté. En revanche, ils sont sans effet sur les
virus.
4 : Le risque infectieux peut être réduit :
– en limitant l’infection par l’asepsie, les antiseptiques
et l’utilisation du préservatif dans le cas des IST ;
– en luttant contre l’infection bactérienne par l’utilisation
des antibiotiques.
ce taux est beaucoup plus faible. Actuellement l’asepsie est
appliquée au bloc opératoire.
En 1870, les outils n’étaient pas nettoyés entre deux patients.
Les mains des chirurgiens n’étaient pas lavées. Ils opéraient
en habits de ville. Ces différentes situations étaient à l’origine
d’un transfert de micro-organismes chez le patient opéré.
Cette activité rejoint une préoccupation des élèves : les
actions qu’ils peuvent mener pour éviter d’être malades.
de données concernant, d’une part, les moyens de lutter
contre la contamination et, d’autre part, les antibiotiques
moyens de lutter contre l’infection bactérienne.
Les élèves prennent connaissance de l’ensemble des
données pour répondre au problème posé.
Un travail d’analyse de la photographie du bloc opératoire permet d’identifier certains actes posés au bloc
opératoire visant à établir l’asepsie.
La photographie de l’antibiogramme peut être utilisée
pour comprendre le rôle des antibiotiques sur les bactéries.
Voir page 101
Des sites internet
Des données sur les virus et les antiseptiques :
http://www.inrs.fr/htm/virus_produits_antiseptiques_et_desinfectants.html
Des références sur l’éducation à la sexualité :
http://eduscol.education.fr/D0060/sida.htm
exercices
1 QCM
1 c ; 2 b ; 3 b.
1 Lors de la contamination, les micro-organismes
2 Mots croisés
1 M A L A D E
2 I N F E C T
3 M I
4 V
I
5 S A V
6 A N T
I
7 P
I
C
R
O
B
E
O
R
U
N
I
A
N
O S C O P E
S
O T
U
I Q U E
Le mot vertical : microbe
3 Définitions
1 asepsie : méthode préventive empêchant la
contamination.
2 antiseptique : produit détruisant les microorganismes à l’extérieur de l’organisme humain.
3 infection : prolifération de micro-organismes dans un
organisme.
4 antibiotique : substance chimique utilisée pour lutter
contre l’infection en empêchant le développement des
micro-organismes.
pénètrent dans l’organisme.
2 Les micro-organismes sont observables au
microscope.
3 Les bactéries et les virus sont des micro-organismes.
4 Les virus ne sont pas sensibles aux antibiotiques.
5 Images à analyser
Le moustique qui pique un individu infecté peut
contaminer un autre individu lors d’une piqûre
ultérieure.
L’enfant porte à sa bouche de la terre qui peut
contenir des micro-organismes. Il peut alors y avoir
une contamination de l’enfant à travers la muqueuse
de son tube digestif.
• exercice guidé
6 La taille des micro-organismes
7 Des micro-organismes de plus en plus grands
1 Taille de la bactérie : 1,5 μm.
Taille du virus : 100 nm soit 0,1 μm.
1 Taille de :
2 C’est donc la bactérie qui est le plus grand des
deux micro-organismes.
3 Le pouvoir de résolution de l’œil nu est de 0,1 mm.
Donc aucun des deux micro-organismes ne peut être
observé à l’œil nu. Ils sont tous les deux trop petits.
4 La taille du virus de la grippe est trop petite pour
qu’une observation avec le microscope optique soit
possible. On a donc utilisé un microscope électronique.
En revanche, la bactérie est de taille suffisante pour
être observée au microscope optique.
110
– Micrococcus luteus : 1 μm ;
– Clostridium botulinum : 3 μm;
– l’herpes virus : 0,15 μm.
2 Les micro-organismes peuvent être rangés dans
l’ordre croissant des tailles suivant : herpes virus,
Microccocus luteus, Clostridium botulinum.
3 Micrococcus luteus est trouvé habituellement sur la
peau et dégrade la sueur. Clostridium botulinum est à
l’origine du botulisme, maladie grave pour l’Homme.
L’herpes virus est à l’origine des encéphalites, souvent
mortelles pour l’Homme. Les deux derniers microorganismes sont donc dangereux pour la santé
humaine.
8 Transmission de la grippe aviaire
1 Le virus H5N1 est transmis à l’Homme par des
oiseaux infectés.
2 Pour se protéger d’une éventuelle contamination, le
technicien porte des gants et une combinaison : ces
deux moyens visent à empêcher une contamination
par la peau. Il porte aussi un masque pour empêcher
une contamination par la muqueuse respiratoire.
9 Des conditions d’opération différentes
1 Les chirurgiens portent juste un tablier sur leurs
habits de ville. Ils ne portent ni gants, ni coiffe, ni
masque. Des visiteurs observent l’opération, en tenue
de ville. L’un d’eux porte même son chapeau. Les deux
infirmières sont en tenue de ville également.
2 Les chirurgiens, les infirmières portent des
combinaisons, des gants, des masques, des coiffes et
des sur-chausses. Les visiteurs ne sont plus autorisés.
10 Des bactéries sur la peau
1 Chaque point correspond à une colonie de bactéries.
Chaque colonie s’est formée par multiplication d’une
bactérie initiale.
2 On observe sur le milieu de culture des colonies
de bactéries qui se sont formées en 48 heures. Le
patient a posé ses doigts sans s’être lavé les mains.
Les bactéries initiales proviennent donc de la peau
des doigts du patient.
3 On constate que lorsque l’individu s’est lavé
les mains avec du savon ou de l’alcool, le nombre
de colonies formées est beaucoup plus faible. Donc
ces deux produits ont détruit les bactéries de la peau.
Ce sont donc des antiseptiques.
2 On observe que lorsque l’individu s’est lavé les
mains avec du savon, il se forme quelques colonies
alors que lorsqu’il s’est lavé les mains avec de l’alcool
aucune colonie ne s’est développée. L’alcool est donc
un antiseptique plus puissant que le savon.
11 Des antibiogrammes
pour adapter les soins
1 On observe sur l’antibiogramme de nombreuses
colonies de bactéries qui se sont formées. Le sérum
de l’individu est donc infecté.
2 Les bactéries ne sont pas sensibles aux antibiotiques
notés : NDRFX, CIP10 et FOSFO et l’antibiotique
contenu dans la pastille bleu. En effet, on n’observe
pas de zone autour de pastille sans colonie de
bactéries.
3 Les bactéries sont particulièrement sensibles à trois
antibiotiques : AZTRM, CO15O et celui contenu dans
la pastille rouge. En effet la zone sans colonie est très
grande autour des pastilles qui les contiennent. Donc
au choix, une des trois réponses.
4 Ici on pourrait donner au patient un cocktail
contenant : AZTRM, CO15O et l’antibiotique de la
pastille rouge. En effet ce sont les trois antibiotiques
les plus efficaces contre la prolifération de la bactérie
infectante.
12 Une drôle d’infection
1 La contamination se fait par la pénétration de
spores, forme de résistance de la bactérie, au travers
de la peau lors d’une coupure ou d’une griffure.
2 La maladie est due, non pas à une prolifération des
bactéries, mais à une toxine que libèrent les bactéries
formées à partir des spores.
3 Pour lutter contre le tétanos, le moyen efficace
de prévention est le vaccin antitétanique.
CHAPITRE 9
DÉFENSE DE L’ORGANISME
ET SYSTÈME IMMUNITAIRE
L’étude de la défense de l’organisme face aux micro-organismes est fondée sur deux idées :
– le système immunitaire assure, en permanence, la protection de l’organisme et en général, avec succès ;
– la vaccination permet d’aider l’organisme dans sa lutte contre certains micro-organismes pathogènes.
avec les élèves en lien avec leurs connaissances sur la vaccination, et les réactions de l’organisme et les pratiques
médicales courantes d’auscultation.
●
Le chapitre 8 a permis aux élèves de distinguer les étapes allant de la contamination à l’infection de
l’organisme par des micro-organismes. Les connaissances à raviver, avant la première activité, sont celles qui
concernent la circulation sanguine, connaissances acquises en classe de 5e.
Chapitre 9 Défense de l’organisme et système immunitaire – 113
Connaissances
Capacités déclinées dans
une situation d’apprentissage
L’organisme reconnaît en permanence
la présence d’éléments étrangers
à l’organisme grâce à son système
immunitaire.
Il réagit selon des modalités dont les
effets sont plus ou moins rapides.
Une réaction rapide – la phagocytose –
réalisée par certains leucocytes – les
phagocytes – permet le plus souvent
de stopper l’infection.
Des lymphocytes spécifiques d’un
antigène reconnu se multiplient
rapidement dans certains organes,
particulièrement les ganglions
lymphatiques.
Manipuler : observations
microscopiques (fort
grossissement) de microorganismes et/ou de cellules
sanguines.
Respecter les consignes
de fiches techniques.
[Compétence 7]
Exploiter des textes,
schémas, photographies,
vidéogrammes, …
afin de caractériser le
phénomène de phagocytose.
[Compétence 5]
D’autres leucocytes, les lymphocytes B,
sécrètent dans le sang des molécules
nommées anticorps capables de participer
à la neutralisation des micro-organismes et
favorise la phagocytose.
Chaque type d’anticorps est spécifique
d’un antigène.
Une personne est dite séropositive
pour un anticorps déterminé lorsqu’elle
présente cet anticorps dans son sang.
D’autres leucocytes, les lymphocytes T,
détruisent par contact les cellules
Certains lymphocytes sont le support de
la mémoire immunitaire vis-à-vis d’un
antigène, ce qui permet aux réactions
spécifiques d’être plus rapides et plus
efficaces lors de contacts ultérieurs avec
cet antigène.
Observer, questionner,
formuler une hypothèse et
la valider pour mettre en
évidence une production
d’anticorps.
Exprimer des résultats : transcrire
par un texte, un schéma
présentant la multiplication
des lymphocytes et la
production d’anticorps.
Modéliser de façon
élémentaire pour présenter la
liaison antigène – anticorps,
sa spécificité.
Exploiter un graphique pour
comprendre l’accroissement
de la production d’anticorps
à la suite de contacts
successifs avec un antigène.
[Compétence 5]
La vaccination permet à l’organisme
d’acquérir préventivement et durablement
une mémoire immunitaire relative à un
micro-organisme déterminé grâce au
maintien dans l’organisme de nombreux
leucocytes spécifiques. [Compétence 6]
114
Comparaison de frottis sanguins du
commerce d’individus sains et infectés.
Observation d’un vidéogramme sur
la phagocytose.
Localisation de ganglions lymphatiques
dans l’organisme.
Manipulation / élaboration de
maquettes simples afin de matérialiser
la spécificité des anticorps et de
mettre en évidence la formation de
complexes antigène-anticorps.
Lecture et comparaison de courbes
de production d’anticorps à la suite de
contacts successifs avec un antigène.
Observation de documents montrant le
contact entre le lymphocyte T et la cellule
infectée par un virus, par exemple.
Exploitation d’un calendrier de
vaccination.
Lecture et exploitation de notices de
vaccins.
Exploitation de textes historiques
sur la découverte des principes de la
vaccination. [Histoire des sciences]
● thème 5, « santé » : les connaissances acquises, ici, pourront participer à l’atteinte de l’objectif :
« lutte contre les infections sexuellement transmissibles ».
● thème 6, « sécurité » : les connaissances concernant la défense de l’organisme doivent participer
à définir la notion de risque en matière de santé, pour soi et pour les autres, par exemple à travers
les vaccinations.
Les auteurs ont eu pour objectif de mettre en place une démarche d’investigation pour que l’élève
découvre comment l’organisme se défend contre les infections par les micro-organismes.
(50 minutes)
La première activité est introduite par les échanges suscités par les documents des pages 162 et 163.
Elle est construite pour que l’élève s’informe sur les réactions de l’organisme à la suite d’une infection.
Cette étape est fondamentale pour conduire les élèves à s’interroger et à rechercher les causes
des phénomènes observés.
●
(50 minutes)
La mise en relation des documents est guidée et conduit à construire une connaissance essentielle :
le système immunitaire intervient selon deux modalités, l’une rapide (phagocytose) et l’autre plus lente
(réactions spécifiques).
●
(50 minutes)
Les connaissances à construire sont liées au mode d’action des anticorps : reconnaissance
des antigènes puis neutralisation et élimination. La démarche a pour point de départ l’expérience
historique de transfert d’immunité par du sérum.
●
(50 minutes)
Deux connaissances sont à construire : le principe de la vaccination et la mémoire immunitaire
pour expliquer l’efficacité d’une vaccination. Les auteurs ont choisi de faire découvrir le principe
de la vaccination à partir de résultats d’expériences puis de se référer à des graphes qui montrent
les liens entre la production d’anticorps et le rôle des lymphocytes.
●
● une compétence informatique : « utiliser un logiciel de simulation en étant conscient
de ses limites » (C.3.4) ;
● une compétence liée au programme de SVT : « établir la liaison spécifique antigène-anticorps ».
activité 1
La réaction de l’organisme lors d’une infection
Objectifs visés
d’identifier des cellules impliquées dans la protection de
l’organisme contre une infection, à partir de l’étude de
signes cliniques et paracliniques simples évoquant une
infection de l’organisme.
L’organisme reconnaît en permanence la présence
d’éléments étrangers à l’organisme grâce à son système
immunitaire.
● Lors d’une infection, des lymphocytes se multiplient
fréquemment dans certains organes, particulièrement
les organes lymphatiques.
●
compétences, cette activité contribue à la compréhension du fonctionnement du corps humain, en particulier
lorsqu’il est malade.
116
Comparer des analyses de sang et des frottis sanguins
du commerce d’individus sains et infectés (documents
a et b).
● Localiser les ganglions lymphatiques dans l’organisme
(documents c et d).
●
œuvre la capacité de pratiquer une démarche scientifique,
en particulier savoir observer, questionner, formuler une
hypothèse sur les acteurs cellulaires intervenant dans la
protection de l’organisme contre une infection.
1 : Le gonflement des ganglions lymphatiques et l’augmentation
de la concentration sanguine en leucocytes, en particulier en
lymphocytes, sont les signes d’une infection.
2 : L’ensemble des documents a, b et e permet de supposer
3 : Lors d’une infection de l’organisme, le nombre de lymphocytes
augmente dans les ganglions lymphatiques, ce qui provoque
une augmentation de volume de ces derniers. La concentration
en leucocytes augmente également dans le sang de l’individu.
que les leucocytes ont un rôle de défense de l’organisme contre
l’infection.
Les supports proposés, qui ont trait à la physiopathologie, sont de diverses natures (tableau de données, schémas et observations microscopiques). Ils permettent
à l’élève de découvrir les signes caractéristiques d’une
infection qui traduisent la réaction de l’organisme.
Les observations microscopiques de frottis sanguins sont
à réaliser à partir de lames du commerce :
– l’identification des leucocytes est favorisée par la
reconnaissance de caractéristiques cellulaires ;
– leur diversité est précisée afin d’initier chez les élèves
une réflexion sur la complexité aapparente des réactions
immunitaires.
La localisation des ganglions lymphatiques peut être
naturellement facilitée par leur palpation au niveau du
cou (ganglions cervicaux).
La découverte des acteurs cellulaires de la réponse
immunitaire ainsi que des compartiments où celle-ci
se déroule posent les bases nécessaires à la compréhension
des modalités des réactions immunitaires qui seront
explicitées dans les activités suivantes.
E. Marieb, Anatomie et physiologie humaine, Pearson
Education, 2005
N. Campbell, J. Reece, Biologie, 7e édition, Pearson
Education, 2007
Des vidéogrammes
Réalisation d’un frottis sanguin :
http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_hematologybloodsmear.htm
Des sites internet
Les constituants du sang :
http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=
bio-0064-1
Classification des leucocytes :
http://m.goirand.free.fr/classification_leucocytes.pdf
activité 2
Des réactions immunitaires rapides ou lentes
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de présenter aux élèves la
diversité des réactions immunitaires mises en jeu pour
stopper une infection. Des réactions rapides ou lentes,
sous-tendues par deux catégories de leucocytes, revêtent des modalités différentes.
Le système immunitaire réagit selon des modalités dont
les effets sont plus ou moins rapides.
Une réaction rapide, la phagocytose, est réalisée par
certains leucocytes appelés phagocytes : elle permet le
plus souvent de stopper l’infection.
D’autres réactions plus lentes, qui mettent en œuvre la
reconnaissance de l’élément étranger par d’autres leucocytes (les lymphocytes), sont parfois nécessaires :
– les lymphocytes B sécrètent dans le sang des molécules nommées anticorps capables de participer à la
neutralisation des micro-organismes ;
– les lymphocytes T détruisent par contact les cellules
118
Exploiter des documents (textes, observations microscopiques, schéma d’interprétation) afin de caractériser
le phénomène de phagocytose (documents a à c).
● Observer, questionner, formuler une hypothèse et
la valider pour mettre en évidence une production
d’anticorps (document d).
● Décrire un type de réaction immunitaire à partir de la
comparaison d’électronographies (document e).
●
œuvre la capacité de pratiquer la démarche scientifique notamment savoir observer et argumenter, en
mettant en relation des documents, pour valider une
hypothèse afin d’expliquer comment le système immunitaire intervient pour stopper une infection.
1 : Lorsqu’une plaie s’infecte, du pus se forme : ce liquide contient
de nombreuses bactéries et des phagocytes qui proviennent du sang.
Or, ces phagocytes se trouvent au contact des bactéries et
certaines d’entre elles sont « absorbées » par les phagocytes. Cette
réaction vise à éliminer les bactéries, donc à stopper l’infection.
2 : La phagocytose est une réaction qui se déroule en plusieurs
étapes :
– l’adhésion : la fixation de la bactérie au phagocyte ;
– l’absorption : la bactérie pénètre dans le phagocyte ;
– la digestion : la bactérie est éliminée ;
– le rejet des débris bactériens hors du phagocyte.
4 : Les lymphocytes T détruisent par contact les cellules
5 : La phagocytose, réalisée par certains leucocytes appelés
phagocytes, est une réaction immunitaire rapide qui permet le
plus souvent de stopper une infection. Parfois, d’autres réactions
sont nécessaires, elles font intervenir des lymphocytes :
– les lymphocytes B produisent des anticorps qui immobilisent
les micro-organismes ;
– les lymphocytes T détruisent par contact les cellules infectées
par un virus.
3 : Les anticorps sont des molécules produites par des
lymphocytes B lors d’une infection. Ils permettent l’immobilisation
des micro-organismes responsables de cette infection.
Les supports de cette activité sont nombreux et de
nature variée (textes, observations microscopiques,
graphiques et schémas), ce qui répond à la diversité
des réactions immunitaires dont les principes généraux
doivent être connus des élèves.
Les documents a à c sont complémentaires : ils permettent la découverte d’un premier type de réaction
immunitaire, mis en jeu précocement pour stopper
une infection.
Des indices historiques (document a) constituent un
éclairage du phénomène de phagocytose et permettent
ainsi de faciliter sa compréhension.
Le schéma de synthèse qui traduit les étapes chronologiques de la phagocytose est construit progressivement,
de préférence à partir d’un document multimédia
(vidéogramme et/ou animation). L’utilisation des TICE
peut s’avérer utile pour s’assurer de la mémorisation de
l’ordre chronologique de ces étapes par les élèves.
Les documents d et e permettent la découverte de
réactions immunitaires spécifiques. Le rôle des anticorps est ainsi précisé, alors que leur mode d’action
fera l’objet de l’activité suivante.
voir page 117
Des sites internet
Animation sur la phagocytose :
http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=
bio-0064-1
Classer des schémas de la phagocytose dans l’ordre
chronologique :
http://sylviejean.cazes.free.fr/SiteBioLFH/TS/videocours/
07_Immuno/PreRequisImmuno/vignettesphago.htm
Cours d’immunologie :
http://anne.decoster.free.fr/immuno/immuno0.htm
Des vidéogrammes
http://www.cellsalive.com/mac.htm
Extrait du film : Culture de cellules de tissus d’invertébrés
consultable sur le site
http://www.cerimes.education.fr
activité 3
Le mode d’action des anticorps
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif d’élucider le mode d’action
des anticorps dans la neutralisation des micro-organismes,
leur rôle dans la défense de l’organisme ayant été découvert
dans l’activité précédente.
En outre, cette activité vise à faire comprendre aux élèves
que la séropositivité constitue une information utilisée
pour le dépistage des maladies, en particulier l’infection
par le VIH.
Chaque type d’anticorps est spécifique d’un antigène.
Une personne est dite séropositive pour un anticorps déterminé lorsque cet anticorps est présent dans son sang.
120
Modéliser de façon élémentaire pour présenter la
liaison antigène-anticorps, sa spécificité (documents
a et c).
●
œuvre la capacité à pratiquer une démarche scientifique :
savoir observer, questionner, formuler une hypothèse
et la valider, argumenter et modéliser de façon élémentaire, afin d’établir le mode d’action des anticorps dans
la neutralisation des micro-organismes.
1 : Plusieurs arguments montrent que les anticorps sont
spécifiques d’un antigène déterminé :
– les anticorps prélevés dans le sérum d’un animal immunisé
contre un type de micro-organisme, et eux seuls, sont capables
de neutraliser ce même micro-organisme, lorsqu’on les injecte
à un autre animal ;
– un anticorps est complémentaire d’un antigène déterminé
auquel il se fixe pour le neutraliser.
2 : La séropositivité est la présence d’un anticorps spécifique d’un
antigène dans le sang d’un individu.
3 : Les anticorps se fixent spécifiquement sur les antigènes
d’un micro-organisme, permettant la formation de complexes
antigène-anticorps. Cette réaction permet de neutraliser les microorganismes qui seront alors phagocytés.
Les documents sont variés (textes, schémas et photographies) : leur mise en relation permet de comprendre
comment les anticorps produits par les lymphocytes B
peuvent neutraliser les micro-organismes.
L’activité proposée dans l’atelier b2i de ce chapitre donne
la possibilité aux élèves de concevoir divers protocoles
expérimentaux, puis de visualiser les résultats correspondants, similaires à ceux présentés dans le document a.
L’utilisation des TICE permet également, grâce à un logiciel d’imagerie moléculaire comme Rastop, de visualiser
la complémentarité spatiale d’un anticorps vis-à-vis d’un
antigène déterminé et ainsi de comprendre la spécificité
antigène-anticorps.
Voir page 117
Des logiciels
Immuno3e : simuler une expérience de transfert
d’immunité par le sérum (voir atelier b2i)
Pour télécharger ce logiciel :
http://wwwppeda.free.fr/logiciels/immuno3e.htm
Rastop : modéliser le complexe antigène-anticorps
Pour télécharger ce logiciel :
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/rastop/html/
telechargement.htm
Une banque de séquence IGG-LYS-3D.zip à utiliser dans
le logiciel Rastop est téléchargeable à l’adresse :
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/immuno/html/telechar.htm
activité 4
Mémoire immunitaire et vaccination
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de préciser les bases explicatives de la vaccination, procédé médical qui repose
sur une activation ou une réactivation (dans le cas de
rappels) de la mémoire immunitaire.
Certains lymphocytes sont le support de la mémoire
immunitaire vis-à-vis d’un antigène, ce qui permet aux
réactions spécifiques d’être plus rapides et plus efficaces
lors de contacts ultérieurs avec cet antigène.
La vaccination permet à l’organisme d’acquérir préventivement et durablement une mémoire immunitaire relative à un micro-organisme déterminé grâce au maintien
dans l’organisme de nombreux leucocytes spécifiques.
compétences, cette activité contribue aux connaissances
relatives à l’éducation à la santé et à la compréhension
du fonctionnement du corps.
122
Interpréter une représentation graphique de l’évolution de la concentration en anticorps dans le sang, à la
suite d’une vaccination (document b).
● Exploiter un graphique pour comprendre l’accroissement de la production d’anticorps à la suite de contacts
successifs avec un même antigène (document d).
●
œuvre les capacités de percevoir le lien entre sciences et
techniques et de mobiliser ses connaissances en situation pour comprendre le fonctionnement de son propre
corps.
1 : La vaccination consiste à injecter dans l’organisme d’un sujet
sain un type d’antigène, rendu inoffensif, mais qui a conservé sa
capacité à stimuler une réponse immunitaire. La vaccination
permet ainsi à l’organisme d’acquérir préventivement et durablement
une mémoire immunitaire relative à un micro-organisme.
3 : Lors de contacts successifs avec un même antigène, les
réactions spécifiques sont plus rapides et efficaces grâce
au maintien dans l’organisme de nombreux lymphocytes
spécifiques : les lymphocytes mémoire.
2 : Le maintien d’une concentration élevée d’anticorps
spécifiques d’un antigène assure une protection durable de
l’organisme vacciné contre certains micro-organismes.
L’appropriation de la connaissance relative au principe
de la vaccination implique la compréhension du mécanisme de mémoire immunitaire. Ainsi, ce mécanisme
complexe est présenté dans le document d de manière
descriptive (schémas chronologiques accompagnés de
textes), ce qui n’empêche cependant pas le professeur de
proposer une exploitation de graphique pour questionner
préalablement ses élèves sur l’efficacité des réactions
immunitaires spécifiques lors d’un contact ultérieur avec
un même type d’antigène.
La découverte du principe de vaccination peut, quant
à elle, être facilitée par l’exploitation d’un calendrier de
vaccination et/ou de lecture de notices de vaccins.
Voir page 117
(pour le CDI)
Le guide Calendrier vaccinal des adolescents et des
adultes téléchargeable sur :
http://www.inpes.sante.fr/CFESBases/catalogue/
pdf/507.pdf
Des sites internet
Des informations sur la vaccination :
http://hassanrostom.free.fr/acceuil.htm
Les vaccins expliqués sous forme d’animation ludique :
http://198.73.159.214/statics/fr/vaccitoons/index.asp
exercices
1 QCM
1 b ; 2 c ; 3 c.
2 Mots croisés
1 P H A G O C Y T O S E
2 S A N G
3 A N T
4 I
5 V A C
6 L E U C O
7 S E R
8 L Y M P
9 S
I
M
C
C
O
H
P
G
M
I
Y
P
O
E
È
U
N
T
O
C
C
N
N
A
E
S
Y
I
E
I T A I R E
T I O N
I T I V E
T E
F I Q U E S
Le mot vertical : anticorps
1 Une réaction immunitaire rapide, la phagocytose,
permet le plus souvent d’arrêter une infection. Parfois,
des réactions plus lentes sont nécessaires : elles
font intervenir des lymphocytes qui reconnaissent
spécifiquement l’élément étranger.
2 La mémoire immunitaire vis-à-vis d’un antigène est
la capacité du système immunitaire à produire une
réponse immunitaire spécifique plus rapide et plus
efficace lors de contacts ultérieurs avec ce même
antigène.
3 La vaccination consiste à introduire dans l’organisme
d’un individu sain un type d’antigène rendu inoffensif
pour stimuler le système immunitaire. Ainsi, l’organisme
acquiert une résistance à un type de micro-organisme,
ce qui l’empêche d’être malade.
4 Définitions
1 Leucocyte : cellule intervenant dans la défense
de l’organisme contre les infections.
2 Phagocyte : cellule immunitaire qui réalise une
réaction rapide, la phagocytose, permettant le plus
souvent d’arrêter une infection.
3 Lymphocyte B : leucocyte qui intervient dans
les réactions immunitaires spécifiques en produisant
des anticorps.
4 Lymphocyte T : leucocyte qui intervient dans
les réactions immunitaires spécifiques en détruisant par
contact les cellules infectées.
5 Des étapes d’une réaction immunitaire
L’ordre chronologique des dessins est : b, d, c, a.
La réaction immunitaire représentée est la phagocytose.
• exercice guidé
6 La vaccination contre l’hépatite B
7 Allaitement et protection du nourrisson
1 Suite à l’injection de chaque dose de vaccin,
la concentration en anticorps anti-hépatite B dans
le sang augmente. On en déduit que ces injections
provoquent une production d’anticorps anti-hépatite B.
2 La vaccination permet le maintien d’une
concentration sanguine en anticorps anti-hépatite B
supérieure au seuil d’immunité, ce qui assure une
protection durable de l’individu contre l’hépatite B.
3 Le rappel de vaccination contre l’hépatite B est
recommandé tous les 10 ans, car la concentration en
anticorps anti-hépatite B diminue progressivement
après l’injection de vaccin. Au bout d’une dizaine
d’années, la valeur de la concentration en anticorps
est proche du seuil d’immunité : l’individu n’est alors
plus protégé contre l’hépatite B.
1 Pour une concentration inférieure à 2,5 g/L,
le nourrisson est davantage sujet à des infections.
2 Entre 0 et 4 mois, les anticorps du nourrisson
proviennent essentiellement du lait maternel (anticorps
de la mère).
Entre 4 et 8 mois, le nourrisson produit une partie
de ses anticorps, mais une grande partie d’entre eux
provient encore du lait maternel.
Après 8 mois, le nourrisson produit la totalité de ses
anticorps.
3 L’augmentation de la concentration sanguine
en anticorps chez le nourrisson de 4 mois environ
s’explique par une forte production d’anticorps par
le nourrisson lui-même.
124
8 L’agammaglobulinémie de Bruton
11 Des expériences historiques
1 Les manifestations de l’agammaglobulinémie sont
l’apparition d’infections bactériennes graves vers l’âge
de 1 an, une absence de production d’anticorps et
généralement un déficit de lymphocytes B.
2 Les anticorps sont des molécules produites par
des cellules immunitaires : les lymphocytes B. Donc,
le déficit en lymphocytes B a pour conséquence
l’absence d’anticorps chez l’individu malade.
3 Le traitement consiste à injecter des anticorps dans
le sang du sujet malade, car celui-ci est incapable d’en
fabriquer par lui-même.
1 Le cobaye de l’expérience 2 survit à l’injection de
bacille de Koch, car il a subi une injection préalable de
BCG. Le BCG est un vaccin dont l’injection permet à
l’organisme d’acquérir préventivement une mémoire
immunitaire relative au bacille de Koch.
Le cobaye de l’expérience 2 survit après l’injection de
bacille de Koch, car il a reçu dans le même temps une
injection de lymphocytes T provenant d’un cobaye
immunisé contre la tuberculose.
2 La réaction mise en jeu est spécifique : elle fait
intervenir les lymphocytes T qui détruisent par contact
les cellules infectées.
9 Phagocytose
1 Les leucocytes sont des cellules de défense de
l’organisme. Ils sont nombreux dans le pus pour
stopper l’infection. En effet, le pus formé au niveau
de la plaie contient de nombreuses bactéries.
2 Les leucocytes trouvés dans le pus sont des phagocytes.
3 L’étape de la phagocytose observée sur le cliché est
la digestion des bactéries par des leucocytes.
4 L’observation du pus révèle l’existence d’une réaction
immunitaire : la phagocytose. Or, ce liquide se forme
en seulement quelques heures à la surface de la plaie.
Cette information atteste donc que la phagocytose est
une réaction rapide de défense de l’organisme.
10 Le rôle des anticorps
1 La phagocytose est une réaction rapide, réalisée par
certains leucocytes, qui permet le plus souvent d’arrêter
une infection.
2 Les montages 1 et 2 contiennent des pneumocoques I
et des phagocytes. Ils diffèrent par la présence ou
l’absence d’anticorps antipneumocoques. Or, la
phagocytose des pneumocoques se réalise uniquement
dans le montage 2 qui contient des anticorps. Donc,
ces résultats indiquent que les anticorps favorisent la
phagocytose.
3 L’élimination des pneumocoques dépend de
la spécificité des anticorps vis-à-vis des antigènes
de pneumocoques, car les anticorps spécifiques
des antigènes d’une souche de pneumocoques
n’entraînent pas la phagocytose des pneumocoques
d’une autre souche.
12 La rubéole, une maladie redoutée
par la femme enceinte
1 La rubéole est une maladie qui ne se contracte
qu’une seule fois dans la vie, car l’organisme fabrique
de nombreux leucocytes spécifiques lors du premier
contact avec le virus de la rubéole. Certains d’entre
eux sont des lymphocytes mémoire : ils permettent
d’acquérir préventivement et durablement une
mémoire immunitaire relative à ce virus.
2 Le risque principal lié à l’infection par le virus de la
rubéole concerne la femme enceinte, car le virus peut
provoquer des malformations de l’embryon ou du
fœtus.
3 La recherche de la séropositivité vis-à-vis de la rubéole
est réalisée chez une femme enceinte afin de savoir si
cette personne est protégée contre cette maladie.
4 L’intérêt de vacciner les enfants contre la rubéole est
double :
– éviter l’apparition de cette infection durant la vie de
l’individu ;
– prévenir les risques de malformations embryonnaires
et fœtales lorsque les filles vaccinées seront en âge de
procréer.
CHAPITRE 10
DES DÉRÈGLEMENTS
DU SYSTÈME IMMUNITAIRE
L’objectif de ce chapitre est d’aborder deux exemples de dérèglements du système immunitaire :
sida et allergies.
L’étude de l’immunodéficience acquise à l’origine du sida s’impose, car elle apporte
les bases scientifiques pour comprendre les conséquences de la contamination par le VIH.
Cette étude du sida n’est pas exhaustive et d’autres informations doivent être apportées
aux élèves dans le cadre des séquences d’éducation à la sexualité définies par la circulaire 2003-022
du 17 février 2003.
un dialogue avec les élèves sur le lien entre fonctionnement du système immunitaire, sida et allergies.
●
Chapitre 10 Des dérèglements du système immunitaire – 127
Ce chapitre se situe dans la continuité de l’étude des mécanismes de défense de l’organisme.
Les connaissances concernant les rôles des lymphocytes doivent être réactivées avant d’aborder
ces deux études essentielles dans le domaine de l’éducation à la santé et à la responsabilité.
Connaissances
Une immunodéficience acquise,
le SIDA, peut perturber le système
immunitaire.
Mobiliser ses connaissances
pour comprendre ce qu’est
la séropositivité vis-à-vis du VIH,
les risques de contamination
par le VIH, et ses effets.
Étude de courbes montrant
l’évolution du nombre de virus,
de lymphocytes et la quantité
d’anticorps chez un individu
contaminé par le virus du sida.
Un test de séropositivité permet
de déterminer si une personne
a été contaminée par le VIH.
Cette personne peut transmettre le
virus sans pourtant présenter
de maladies. [Compétence 6]
Le virus du SIDA pénètre
dans certains lymphocytes
dans lesquels il se multiplie,
entraînant leur destruction.
La protection immunitaire est
alors très amoindrie, des maladies
opportunistes se développent.
Recherche d’informations
permettant de relier l’infection
virale et le développement
de nombreuses maladies.
Lecture de tests aux réactions
d’allergènes potentiels.
Le système immunitaire peut
également fonctionner de façon
excessive et donner lieu
à des allergies.
Un « complément » au programme, publié le 30 mai 2008, est consultable sur le site éduSCOL à l’adresse :
En particulier, pour ce chapitre, ce document suggère certains allègements.
Ce chapitre peut être intégré au thème 5 « santé » : les connaissances acquises dans ce chapitre
donneront du sens aux explications sur les modalités de contamination par le virus du sida et
sur les mesures de prévention qui s’imposent.
Il est également à relier avec la partie « responsabilité humaine en matière de santé ».
128
Les auteurs ont voulu donner aux élèves les informations scientifiques pour :
– découvrir les causes et les conséquences de dérèglements immunitaires, sida et allergies ;
– fonder des attitudes et des comportements raisonnés en matière d’éducation à la santé.
Introduction et activité 1 : s’informer/découvrir/raisonner
(50 minutes)
Les documents des pages 182 et 183 permettent d’ouvrir le dialogue sur le sida et sur les allergies ;
ils conduisent à s’interroger sur les causes de ces perturbations du fonctionnement de l’organisme.
L’activité 1 est fondée sur la prise d’informations et leur mise en relation pour mettre en évidence
les causes du sida :
– l’affaiblissement progressif du système immunitaire ;
– le développement de maladies opportunistes.
●
Activité 2 : s’informer/découvrir/raisonner
(50 minutes)
Les auteurs ont voulu donner des informations sur les modalités de la transmission du VIH
et demander aux élèves d’établir le lien entre risque, prévention et dépistage du sida.
●
(50 minutes)
Cette activité apporte des informations sur les causes des allergies et leurs conséquences,
parfois graves, à travers des articles de journaux ou la schématisation du dérèglement immunitaire.
Les élèves doivent s’approprier ces informations pour retrouver les origines des allergies.
●
● deux compétences informatiques : « réaliser un graphique de type donné (C.3.5) »
et « traiter une image (C.3.7) » ;
● une compétence liée au programme de SVT : « comparer les réactions à différents allergènes ».
que l’élève pourra évaluer en se référant au document de positionnement « élève »
du BO du 16 novembre 2006.
activité 1
Le sida, un affaiblissement
de notre système immunitaire
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de montrer que l’accumulation de maladies dans l’évolution vers le stade sida est
causée par la destruction par le VIH des lymphocytes
responsables de la stimulation du système immunitaire.
Des infections opportunistes s’accumulent quand un
patient évolue vers le stade sida. Cette accumulation
d’infections est due à la destruction des lymphocytes T4
par le VIH, ce qui entraîne un affaiblissement du système
immunitaire.
des compétences, cette activité contribue développer
le sens des responsabilités face à la santé, et la compréhension des liens qui existent entre un organisme, l’être
humain, et des micro-organismes.
130
S’informer sur les micro-organismes qui vont s’accumuler lors de l’évolution de la maladie vers le stade sida
(documents a et b).
● Comparer l’évolution de la quantité de virus à celle
de la quantité de lymphocytes T4 et établir une relation entre ces évolutions et la cellule cible du virus pour
expliquer l’accumulation de maladies chez les malades
du sida (documents c et d).
●
œuvre la capacité à lister une série d’informations pour
poser la problématique de l’origine de l’effondrement
du système immunitaire.
L’étude de l’outil graphique permet de comparer l’évolution des différents acteurs de la maladie. La mise en
relation avec la cible du VIH permet de résoudre le problème posé par l’accumulation des maladies.
1 : Dans l’évolution vers le stade sida, on observe d’abord
le développement de champignons, responsables de mycoses,
et une augmentation de crises causées par le virus de l’herpès.
Au stade sida, ces phénomènes s’accentuent, accompagnés
d’infections par le cytomégalovirus, et par des proliférations
de bactéries comme le bacille tuberculeux.
2 : Lorsque la quantité de virus augmente, on observe
une diminution de la quantité de LT4.
3 : Les lymphocytes T4 ont pour rôle de favoriser
la multiplication des lymphocytes B qui fabriquent les anticorps.
Comme le VIH détruit les lymphocytes T4, les lymphocytes B
ne sont plus stimulés et arrêtent de produire des anticorps.
4 : Les maladies s’accumulent chez un malade du sida,
car le VIH s’attaque à un élément important de stimulation
du système immunitaire, le lymphocyte T4.
Les documents de la première partie de cette activité
(documents a et b), apportant des informations sous la
forme de textes et de tableaux, permettent de construire
la notion d’accumulation de maladies lors de l’évolution
vers le stade sida.
Le tableau du document a montre l’accumulation de
maladies au cours du temps, alors que le texte du document b présente la notion de maladies opportunistes
qui n’ont que peu d’effets chez une personne en bonne
santé mais qui vont avoir des conséquences graves chez
une personne dont le système immunitaire est affaibli.
Les documents de la deuxième partie (documents c et
d), de natures très différentes (graphique, schéma, texte
et photo) permettent de comprendre l’affaiblissement
du système immunitaire. La comparaison de l’évolution
du VIH et des LT4 montre l’impact du virus sur une catégorie de cellules immunitaires, et la présentation du rôle
des LT4 dans le système immunitaire permet d’expliquer
sa chute au cours de la maladie. La compréhension de
ce phénomène nécessite une connaissance acquise dans
le chapitre 9, à savoir le fonctionnement de la réponse
immunitaire spécifique.
N. Campbell, J. Reece, Biologie, 7e édition, Pearson
Education, 2007
R.-A. Goldsby, T.J. Kindt, B.-A. Osborne, Immunologie –
Le cours de Janis Kuby, 6e édition, Dunod, 2008
Des logiciels
Le virus du SIDA, un logiciel pour les terminales S, mais
dont certaines parties sont exploitables en 3e, à télécharger à l’adresse suivante :
http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/
perez/vih/Html/index.htm
Des sites internet
Un site généraliste :
http://www.sida-info-service.org
Des dossiers sur le virus :
http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/SIDA/index.htm
http://www.sante.gouv.fr/htm/pointsur/sida2/index.htm
Des vidéogrammes
On trouve sur « le site TV » (http://www.lesite.tv) une
série de vidéos présentant divers thèmes sur la maladie
(les tri-thérapies, les idées reçues…)
activité 2
La transmission du virus du sida
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif de montrer comment le
VIH se transmet et d’expliquer quelles sont les attitudes
à adopter en cas de rapport à risque.
La contamination par le VIH peut se faire par divers
modes :
– rapports sexuels non protégés ;
– échange de seringues souillées ;
– transfusion de sang contaminé ;
– transmission de la mère à l’enfant.
La séropositivité n’est pas détectable immédiatement :
il est donc possible qu’une contamination ne soit pas
révélée par un test positif au VIH.
En cas de risque de contamination, un traitement antiviral
précoce peut éviter dans certains cas la séroconversion.
des compétences, cette activité contribue à développer
le sens des responsabilités face à la santé et au respect
de l’autre et de soi.
132
S’informer à partir de documents (textes, tableau)
sur les divers modes de contamination par le VIH.
● S’informer sur les démarches à suivre suite à un rapport
à risque et raisonner pour comprendre les étapes qui
peuvent jalonner la séroconversion.
●
et des compétences, l’information sur les conduites à
tenir en cas de rapport à risque permet de développer
l’autonomie face aux décisions à prendre dans le cadre
de sa sexualité.
La connaissance des modes de contamination permettra
de développer l’esprit critique vis-à-vis des confusions
qui peuvent exister ente contraception et protection
contre les IST.
1 : Les différents modes de transmission du VIH sont :
– les rapports sexuels non protégés ;
– l’échange de seringues ;
– la transfusion de sang contaminé ;
– la contamination durant la grossesse.
3 : Les pratiques sexuelles non protégées, les comportements à
risque, la négligence et le manque d’information sont à l’origine
de la propagation du sida.
2 : Les anticorps anti-VIH ne sont pas présents en quantité
suffisante pour être détectés avant un certain délai. Un test
effectué avant la séroconversion sera négatif alors que
la personne a été contaminée et qu’elle peut transmettre le virus.
Le premier bloc de documents, composé d’une bande
dessinée (document a) et de textes (documents b et c)
a pour but de lister les différentes causes de contamination par le VIH.
Le second bloc de documents présente les suites d’un
rapport à risque et l’évolution, ou non, vers la séropositivité. Les informations du tableau du document d, mises
en relation avec le texte, permettent d’expliquer qu’un
test de dépistage qui suit immédiatement un rapport à
risque n’est pas fiable, et qu’un délai est nécessaire afin
d’avoir la certitude de ne pas avoir été contaminé. Le
document e a pour but d’informer des conduites à
tenir en cas de rapport à risque. Son objectif est surtout
d’informer sur la possibilité d’éviter la contamination en
cas de contact avec le VIH. Il est important de mettre
l’accent sur le fait que l’utilisation de cette technique
n’est en aucun cas une incitation à prendre des risques
dans sa sexualité, mais bien au contraire à adopter une
attitude responsable et à connaître les conduites à tenir
en cas de rapport à risque.
Voir page 131
activité 3
Les allergies :
le système immunitaire s’emballe
Objectifs visés
Cette activité a pour objectif d’expliquer l’origine d’une
réaction allergique et son lien avec le système immunitaire. La présentation des exemples cités montre la diversité des réactions allergiques et leur cause commune.
Les allergies sont causées par une réaction excessive du
système immunitaire. Leurs nombreux symptômes sont
causés par la libération d’histamine en réaction à un
second contact avec l’allergène.
des compétences, cette activité contribue aux connaissances relatives à l’éducation à la santé et à la sécurité
mais aussi à la maîtrise des connaissances sur le fonctionnement du corps humain.
134
S’informer à partir de documents de natures diverses
(textes, images, schémas) et mettre en relation ces
informations afin d’expliquer l’origine des allergies
(documents a et b).
● S’informer à partir d’articles de presse sur les allergies,
leurs conséquences sur l’organisme (des simples manifestations banales au choc anaphylactique) et utiliser ces
informations afin de justifier une affirmation (documents
c et d).
●
œuvre la capacité de mettre en relation les informations
apportées par un texte avec un schéma explicatif afin
de comprendre le fonctionnement de son propre corps
et de sélectionner dans un texte les informations pertinentes pour construire une réponse.
1 : Cette personne est allergique aux graminées et aux noisettes.
En déterminant les causes d’allergies chez une personne,
il est possible d’éviter les récidives des réactions allergiques
et ainsi de limiter le risque d’aggravation des symptômes.
2 : Les éléments du système immunitaire qui interviennent dans
la réaction allergique sont les lymphocytes qui vont reconnaître
l’allergène, les lymphocytes mémoires qui vont permettre
la sensibilisation de l’organisme et les leucocytes producteurs
d’histamine qui seront la cause des symptômes de l’allergie.
3 : Les allergies peuvent se manifester de diverses manières :
– réaction de l’appareil respiratoire (asthme, éternuements, nez
qui coule, toux) ;
– réactions cutanées (rougeurs, démangeaisons, eczéma) ;
– réaction au niveau des yeux (conjonctivite).
« Une allergie, ce n’est pas banal » car dans certains cas,
elle peut amener à un choc anaphylactique qui peut entraîner
la mort de la personne touchée.
4 : Les allergies sont causées par une réaction excessive
du système immunitaire à des éléments allergènes.
Le document a indique la manière dont on dépiste
l’origine des réactions allergiques. Sa mise en relation
avec le document b permet de comprendre l’origine
des réactions allergiques et le rôle joué par le système
immunitaire dans cette réaction.
Les articles présentés dans le second groupe de documents permettent de montrer les différentes manifestations des réactions allergiques, et l’importance que
celles-ci prennent dans notre société. La présentation du
choc anaphylactique dans le document c montre que
les réactions allergiques ne sont pas des phénomènes
à négliger.
Voir page 131
Des sites internet
Un site sur une plante causant des allergies :
http://www.ambroisie.info
Des vidéogrammes
Une courte vidéo de conseils à voir en ligne sur :
http://www.doctissimo.tv/html/reportage-doctv/allergies-reportage.htm
exercices
1 QCM
1 b ; 2 b et c ; 3 b.
1 Le virus du sida peut se transmettre lors des relations
2 Mots croisés
2
1
S
I
D
A
I
M M U
N
I
T
A
I
3
B
E
A
C
T
É
R
I
4
V
I
R
U
S
5
M
Y
C
O
S
E
S
R
E
sexuelles non protégées, par l’échange de seringues
contaminées et d’une mère à son enfant.
2 Les causes des allergies sont diverses, elles peuvent
être d’origine alimentaire, provoquées par les poils
des animaux ou par les pollens. Elles provoquent
toutes une réaction excessive du système immunitaire.
3 Le VIH détruit les lymphocytes T4 dont le rôle est
de stimuler le système immunitaire.
1 Le sida est une maladie causée par l’affaiblissement
des défenses immunitaires.
2 Le VIH provoque la destruction du système
immunitaire.
3 L’allergie est une réaction excessive du système
immunitaire.
6
S
É
R
O
P
O
S
I
T
I
F
7
P
R
É
S
E
R
V
A
T
I
F
8
L
Y
M
P
H
O
C
Y
T
E
9
H
I
S
T
A
M
I
N
E
Le mot vertical est : anticorps.
5 Un schéma à légender
Étape 1 : contamination
Étape 2 : multiplication
Étape 3 : libération
Étape 4 : contamination d’un autre lymphocyte
• exercice guidé
6 L’évolution vers le stade sida
1 Les anticorps anti-VIH sont fabriqués par les
lymphocytes B, leur rôle est de se fixer aux antigènes
du VIH pour faciliter la lutte contre l’infection.
2 Durant les huit premières semaines, la quantité
de virus augmente fortement, puis diminue.
Puis pendant plusieurs années, le virus est présent
dans le sang en faible quantité, avec quelques
augmentations ponctuelles. Le développement
du sida correspond à une forte augmentation
du nombre de virus dans le sang.
136
3 Durant la primo-infection, la quantité de LT4 subit
une légère baisse, mais elle revient vite à la normale.
Dans les années qui suivent (une dizaine d’années),
les LT4 diminuent régulièrement, mais cette baisse
s’accélère fortement au stade sida, au cours duquel
le taux de LT4 s’effondre.
4 Les LT4 chutant, ils ne sont plus capables
de stimuler les lymphocytes B qui produisent
les anticorps. Par conséquent, la prolifération de VIH
n’est plus freinée, ce qui explique l’augmentation
de la quantité de VIH dans le sang au stade sida.
7 Le VIH s’attaque à des cibles précises
1 Au contact du VIH, on constate que la quantité de lymphocytes T8 reste relativement stable
alors que la quantité de LT4 s’effondre très vite.
2 Les cellules détruites par le VIH sont les lymphocytes T4.
8 Animaux domestiques et allergies
1 Les résultats sont donnés dans le tableau suivant :
Enfants exposés à un ou plusieurs
animaux domestiques durant
leur première année de vie
Enfants non exposés à un animal
domestique durant
leur première année de vie
Allergie à des sources domestiques
22,8 %
27,3 %
Allergie au chat
10,4 %
15,5 %
Allergie au chien
3,2 %
8,6 %
Allergie à des sources extérieures
(ambroisie, herbe, terreau)
19,6 %
30,0 %
2 Les enfants ayant vécu avec un animal développent
moins d’allergies que ceux n’ayant pas été
en contact avec un animal.
3 On peut supposer que le contact précoce avec des
animaux diminue le risque de développer
des allergies.
9 Un enfant dans une bulle
1 La moelle osseuse de Marie-Ange ne fabrique pas
assez de lymphocytes.
2 On a injecté à Marie-Ange de la moelle osseuse
provenant d’un donneur compatible.
3 La moelle osseuse greffée va rétablir la production
de lymphocytes qui était déficiente.
11 Rechercher les causes d’une allergie
1 L’histamine sert de témoin pour caractériser une
réaction positive.
2 Cette personne est allergique aux pollens suivants
(du plus allergisant au moins allergisant) :
– noisetier ;
– cyprès ;
– frêne ;
– graminées ;
– platane et châtaigner ;
– ambroisie ;
– aulne.
3 Axes présentant les périodes de risque moyen
à très fort
• région sud-est :
10 Le test de dépistage du VIH, une démarche
à faire en cas de doute
janvier février mars
1 Les anticorps anti-VIH peuvent être détectés à partir
• région ouest :
de la troisième semaine après la contamination.
2 Un test Elisa positif montre la présence d’anticorps
anti-VIH dans le sang.
3 Résultats de tests effectués à divers moments après
la contamination :
– 15 jours : test négatif
– 20 jours : test négatif
– 28 jours : test positif
– 90 jours : test positif
4 Il est recommandé d’effectuer un test entre 3 semaines
et 3 mois après le date présumée de la contamination,
car avant ce délai la quantité d’anticorps anti-VIH n’est
pas suffisante pour être détectée.
très fort
janvier février mars
avril
mai
moyen
avril
moyen
juin
fort
mai
juillet
août
moyen
juin
très fort
juillet
août
sept.
fort
sept.
fort
4 Cette personne doit éviter la région ouest si elle veut
limiter ses crises d’allergies, mais si son allergie
aux graminées était réglée, son confort de vie dans
cette région serait supérieur à celui de la région sud-est.
Responsabilité humaine en matière
de santé et d’environnement
O B J E C T I F S E T O R G A N I S AT I O N
La partie « Responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement » du programme
représente 25 % du temps consacré aux SVT en classe de 3e. Abordée comme dernière partie du programme,
elle clôt l’enseignement des SVT au collège. Par conséquent, elle est l’aboutissement des apprentissages mis
en place tout au long de la scolarité au collège, en particulier en matière d’éducation à la santé, d’éducation
à l’environnement et à la responsabilité individuelle et collective dans ces domaines.
Des ajustements au programme officiel de la classe de 3e (BO n° 6 du 19 avril 2007, hors série) sont présentés
dans un document qui allège certains contenus de connaissances, en définit les limites et apporte des
commentaires sur les liens avec les acquis des classes précédentes. L’originalité méthodologique de cette partie
est réaffirmée :
« Les notions de la partie Responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement
s’appuyant essentiellement sur des travaux privilégiant l’autonomie des élèves, sont à traiter,
dans la mesure du possible en complémentarité des autres parties du programme. »1
« Chaque élève, seul ou en groupe, s’implique selon une démarche de projet dans un sujet.
Ce travail aboutit à une production exploitable collectivement et pouvant intégrer l’usage des
technologies de l’information et de la communication. »2
« Les élèves organisent leur temps, planifient leur travail, prennent des notes, consultent
spontanément un dictionnaire, une encyclopédie, ou tout autre outil nécessaire, élaborent
un dossier, exposent leurs recherches. Ils mettent au point une démarche de résolution
de problème. Ils recherchent l’information utile, l’analysent, la trient, la hiérarchisent,
l’organisent, la synthétisent. »3
L’activité du professeur est davantage centrée sur l’aide et l’accompagnement des élèves dans toutes les
étapes de leur démarche de projet : aider l’élève dans ses recherches documentaires, dans la mise en forme
des productions, dans l’exercice de l’esprit critique, dans l’argumentation. Pour le professeur, l’objectif est
« d’éduquer au choix et non d’enseigner des choix réputés meilleurs que d’autres »4.
Le programme officiel
Les points au programme paru au BO n° 6 du 19 avril 2007, hors-série sont les suivants.
Maîtrise de la reproduction et habitudes de vie (Responsabilité individuelle et/ou collective)
Point 1 : Maîtrise de la reproduction
Point 2 : Habitudes de vie et apparition de maladies
Point 3 : Transfusions sanguines, greffes et transplantations
■
1. Sciences de la Vie et de la Terre, Collège, MEN, mai 2008, p. 4. Ce complément est disponible sur le site ÉduSCOL
à l’adresse http://eduscol.education.fr/D0082/consult_coll_reste.htm
2. op. cit., p. 28.
3 op. cit., p. 5.
4 op. cit., p. 28.
Responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement – 139
Pollutions et activités humaines (Responsabilité collective)
Point 4 : Pollution de la basse atmosphère
Point 5 : Pollution des sols et de l’eau
■
Biodiversité et activités humaines (Responsabilité collective)
Point 6 : Modification des milieux de vie et biodiversité
Point 7 : Énergies fossiles et énergies renouvelables
■
ATTENTION
Le document « d’ajustement du programme » (Sciences de la Vie et de la Terre, Collège, MEN, mai 2008,
disponible sur le site ÉduSCOL à l’adresse http://eduscol.education.fr/D0082/consult_coll_reste.htm)
a apporté un allègement au contenu de cette partie. Ainsi la maîtrise de la reproduction n’apparaît plus.
Cependant les documents concernant ce point demeurent accessibles en ligne sur le site didiersvt.com.
Mise en œuvre
Les auteurs ont voulu apporter aux élèves une aide méthodologique et des ressources documentaires,
dans un ensemble alliant le manuel et le site didiersvt.com.
■
Le manuel
1. Des pistes méthodologiques
Le manuel propose, dans les pages 201 à 204, des informations pour conduire, seul ou en groupe, son projet
et le présenter à l’ensemble de la classe. Il s’agit de guider l’élève, de lui donner des méthodes de travail qui
doivent devenir, progressivement des réflexes pour mener à bien un projet, de manière autonome.
Comment rechercher les informations nécessaires ?
Cette question en cache une autre : où trouver des informations ? Internet n’est pas la seule source
d’informations. Il faut habituer les élèves à diversifier les ressources, en leur proposant un travail au CDI,
en associant le professeur documentaliste.
Pistes pour une évaluation
La maîtrise de la capacité à s’informer, se documenter peut être évaluée en référence aux objectifs du socle
commun des connaissances et des compétences et du B2i collège5.
Comment sélectionner les documents à utiliser ?
C’est l’aspect le plus important de la recherche documentaire. L’élève doit apprendre à répondre à deux
questions : celle de la pertinence du document par rapport à son sujet et celle de sa fiabilité.
En référence aux objectifs du B2i et du socle commun des connaissances et des compétences, c’est la capacité
de l’élève à développer une attitude critique qu’il faut évaluer.
Travailler en groupe
Travailler en groupe, c’est chercher à plusieurs une solution à un problème, c’est partager des informations
pour construire une réponse, mais c’est aussi l’occasion pour l’élève de développer des compétences sociales
et civiques : respecter les règles, communiquer et travailler en équipe.
Le professeur évaluera les capacités de chaque élève dans le travail dans un groupe, comme le précise le socle
commun des connaissances et des compétences :
• définir, ensemble une démarche adaptée au projet ;
• trouver et contacter des partenaires, consulter des personnes-ressources ;
• prendre des décisions, s’engager et prendre des risques en conséquence ;
• prendre l’avis des autres, échanger, informer, organiser une réunion, représenter le groupe ;
• déterminer ensemble les tâches à accomplir, établir des priorités.
5 Le texte du socle commun des connaissances et des compétences est téléchargeable à l’adresse :
http://www.education.gouv.fr/cid2770/le-socle-commun-connaissances-competences.html
Les textes et précisions concernant le b2i sont consultables à partir de l’adresse : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/MENE0602673C.htm
140
Quelles sont les productions possibles ?
Trois options sont proposées (elles ne sont pas exclusives) :
– réalisation de posters pour tableaux d’affichage ;
– rédaction d’un dossier qui peut être mis à la disposition de la classe ;
– réalisation d’un diaporama qui sera présenté collectivement pour soutenir une argumentation préparée
par le groupe de travail.
La référence au B2i collège est forte pour les domaines suivants :
– créer, produire, traiter, exploiter des données ;
– communiquer, échanger.
2. Des précisions sur les points à traiter
Le manuel contient, dans les pages 205 à 211 des informations sur les points à traiter :
– des documents de sensibilisation (photographies, conversations) montrent que les points du programme
portent sur des thèmes scientifiques ancrés dans les débats de société ;
– « des questions qui se posent » proposent des pistes de sujets possibles ;
– les liens vers des sites généralistes offrent des premières pistes aux élèves travaillant sur le sujet, ainsi que
des présentations générales utiles pour les élèves bénéficiant uniquement de la mise en commun.
Les pages 212 et 213 présentent un bilan des connaissances dégagées par ce travail original.
■
Le site didiersvt.com
Les auteurs on cherché à mettre à la disposition des élèves et des enseignants de SVT une large gamme
de documents pour chaque point qui constitue le programme de cette partie.
Ces documents sont des documents scientifiques, des textes officiels (articles de loi, etc.) ou des extraits
d’articles parus dans la presse. Ils ne sont pas commentés afin de permettre à l’élève de faire une sélection
en fonction de ses besoins, voire de les hiérarchiser. Ils forment une base conséquente, permettant à l’élève
de trouver de nombreuses informations et d’opérer une sélection en fonction du sujet précis qu’il traite.
Les schémas et photos utilisés dans les documents sont également fournis pour que l’élève puisse
les intégrer dans sa production propre.
Enfin, des sites internet sélectionnés permettent d’approfondir un point particulier ou d’apporter un éclairage
de nature différente (des témoignages par exemple). Ces sites sont destinés aux élèves travaillant sur le thème.
LES RESSOURCES DU SITE didersvt.com
1 Maîtrise de la reproduction
• Des documents à imprimer
Histoire de la contraception
Différentes méthodes contraceptives
Utilisation des différentes méthodes contraceptives
La contraception d’urgence
Histoire de l’avortement en France
Législation concernant l’Interruption Volontaire de Grossesse (IVG) en France
L’interruption volontaire de grossesse dans le monde
Le recours à l’IVG en France
Avortement : différentes techniques
Différentes méthodes pour éviter une grossesse ou une naissance
Différentes causes de stérilité
Aide à la procréation médicalement assistée : les règles
Procréation médicalement assistée : différentes techniques
• Des illustrations à projeter
Le statut légal de l’IVG dans le monde en 2005
Nombre d’IVG pour 1000 femmes de 15 à 49 ans en 2004 sur le territoire français
Évolution du nombre d’IVG et de naissances pour 1000 femmes de 15 à 49 ans
La stérilité féminine
La FIVETE
2 Habitudes de vie et apparition de maladies
Les aliments source d’énergie
Évolution de la corpulence
Obésité et changement des habitudes de vie
Besoins énergétiques et excès d’apports
Suralimentation et santé
L’infarctus du myocarde : un accident cardio-vasculaire
L’origine de l’infarctus du myocarde
Un enjeu de santé publique
Sel, hypertension et risque d’apparition de maladies cardio-vasculaires
Des habitudes de vie différentes
Des informations au public sur les dangers de l’exposition au soleil
Cancer de la peau et rayonnement solaire
Décès et cancers
Des aliments aux muscles
La digestion
Évolution de la corpulence des garçons de la naissance à 22 ans
Évolution des cas d’obésité chez l’enfant de 5 à 12 ans en France
Les besoins énergétiques au cours d’une journée ordinaire
Dépenses énergétiques liées à certaines activités pour un homme
L’obésité, un excès d’apport énergétique
L’infarctus du myocarde, la destruction d’une partie du muscle cardiaque
Le rétrécissement progressif de la lumière d’une artère du cœur
Mesure de la pression artérielle (1)
Mesure de la pression artérielle (2)
Une journée à la plage à Biarritz au début du XXe siècle
Valeurs représentatives d’Index UV
Le spectre du rayonnement solaire
Les causes de cancers
3 Transfusions sanguines, greffes et transplantations
Transfusions sanguines : des besoins importants
La compatibilité sanguine
Le don du sang
Histoire des greffes
Les lois sur le don d’organes
Greffes et transplantations : quelles possibilités ?
La disponibilité des organes
Le parcours des organes
Des exemples de greffes
Le rejet de greffe
Les règles de compatibilités sanguines
Les possibilités de greffes
4 Pollution de la basse atmosphère
L’automobile, principale source de pollution urbaine
Une pollution atmosphérique à l’ozone
La filtration des rejets des gaz d’échappement
142
La pollution atmosphérique : origine et conséquences
Évolution de la concentration des polluants atmosphériques au cours du temps
Pollution et maladies
Pollution et élévation de la température
Maladies et conditions du milieu
Les émissions de SO2 en France métropolitaine
Évolution de la pollution atmosphérique en SO2 à Paris, entre 1959 et 1994
Évolution de la pollution atmosphérique en SO2 à Paris, en 1978 et en 1993
Évolution de la pollution atmosphérique par le NO2 en France, depuis 1990
Évolution des émissions de composés organiques volatils non méthaniques en France, depuis 1990
Estimation de la diminution d’espérance de vie en Europe imputable aux particules fines
Le mécanisme de l’effet de serre
Évolutions de la température moyenne globale et de la concentration atmosphérique en CO2
Nombre de cas mensuels de salmonellose, une infection bactérienne, en Nouvelle-Zélande en fonction
de la température, pour la période 1965 - 2000
5 Pollution des sols et de l’eau
Des polluants transportés par l’eau
Origine des différents polluants
La pollution par les pesticides
La pollution par les nitrates
La pollution par les PCB
Les sites pollués par les PCB en France
La lutte contre la pollution de l’eau
Une maladie liée à la pollution des sols : le saturnisme
Une maladie transmise par les eaux souillées : le choléra
Le cycle de l’eau
Origine et transfert de différents polluants
Des pesticides dans les eaux de Bretagne
Des pollutions liées aux nitrates
Des nitrates dans les eaux de Bretagne
Résultats de l’étude d’imprégnation aux PCB 2008
Inventaire des sites français pollués par les PCB (en noir, hydrographie simplifiée)
Inventaire des sites français pollués par les PCB (en couleurs, hydrographie détaillée, cartographie Robin
des Bois)
Fonctionnement d’une station d’épuration
Fonctionnement d’une station à lagunage naturel
6 Modification des milieux de vie et biodiversité
Biodiversité, qu’est-ce que c’est ?
Déforestation et agriculture
L’introduction d’une espèce dans un milieu
L’impact de l’agriculture et de l’élevage intensifs
Préserver durablement les milieux naturels
Préserver la diversité des semences
Des réservoirs de biodiversité
Des actions de préservation de la biodiversité
Une espèce en danger
Dans la région du Mato Grosso, les secteurs déboisés entre 2002 et 2006
Représentation de la vue aérienne d’une marée verte sur une plage de Bretagne
Une véritable « chambre forte » enterrée
L’îlot reposoir en Seine du port du Havre
Disposition de modules cubiques de différents volumes en tas chaotiques
7 Énergies fossiles et énergies renouvelables
La consommation mondiale d’énergie
Les réserves mondiales d’énergie
La production de pétrole en France
L’exploitation du pétrole en mer
Le pétrole, une source d’énergie non renouvelable
L’exploitation du charbon en France
Le charbon, une source d’énergie non renouvelable
Effet de serre et réchauffement climatique
Émissions de gaz à effet de serre
Le réchauffement climatique
Des actions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre
Les énergies renouvelables
L’énergie éolienne
L’énergie solaire
L’énergie hydraulique
Évolution de la consommation énergétique mondiale
Évolution de la population humaine mondiale au cours du temps
Carte des réserves énergétiques mondiales (1er janvier 2003)
Extraction du pétrole
Coupe géologique au niveau d’un gisement de pétrole
Évolution de la production française de charbon
Échelle des temps géologiques
Différents types de charbon
Le mécanisme de l’effet de serre
Évolutions de la température moyenne globale et de la concentration atmosphérique en CO2
Répartition des émissions humaines de gaz à effet de serre par gaz en 2004
Proportion des différents gaz à effet de serre émis par la France en 2002
Le glacier d’Arapaho en 1898
Le glacier d’Arapaho en 2003
Répartition de la population mondiale
Émission de CO2 dans le monde en 2001
Part des différentes sources d’énergie dans la production mondiale d’électricité
Une éolienne
Une centrale solaire en Californie
Panneau solaire installé sur le toit d’une maison
La construction d’un barrage hydroélectrique

Livre du prof SVT 3e 2008

Transcription

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