PREMIERE PARTIE : MODELISER. CG1. Modéliser, dans le cadre d’une discipline scientifique, une technologie ou un phénomène courant en tenant compte éventuellement d’aspects techniques, sociaux, économiques ou culturels. 769783426 -1- © De Boeck 2002 PREMIER CHAPITRE D’une image à une maquette de la cellule Regarde ta main, entre virtuellement dans ta peau, change d’échelle, tu pénètres dans un monde insoupçonné, souviens-toi, en troisième année, tu as eu l’occasion d’observer des cellules au microscope photonique. Ces cellules constituent la base de ton organisme. Quel y est leur rôle ? Qu’advient-t-il si elles meurent ? Peut-on cultiver les cellules et les transplanter selon les besoins ? Régénérer n'importe lequel de tes organes à partir de cellules prélevées dans ton propre corps, cultivées en laboratoire puis réintroduites dans ton organisme. Peut-on remplacer les globules blancs d’un enfant atteint de leucémie, les cellules de cartilage d’un sportif de haut niveau blessé, les cellules du cerveau d’une personne atteinte de la maladie de Parkinson ou d’Alzheimer, les cellules musculaires dans un cœur malade ? Utopie ou réalité? Acceptable ou non? Votre équipe de chercheurs planche sur le sujet, la communauté scientifique est en émoi et attend avec impatience les publications et la présentation des résultats lors du congrès « Thérapie cellulaire, utopie ou réalité ? ». Rappelons que ce congrès sera assorti d’une exposition remarquable de maquettes et de panneaux didactiques sur le sujet … Dans un premier temps donc, votre équipe s’attellera à la réalisation de cette fameuse maquette et d’un panneau didactique. Dans un deuxième temps seulement (voir 2e partie, chapitre 1), le congrès apportera les éléments de réponse au problème de la culture et de la régénération des tissus et les publications informeront le grand public. ITINERAIRE A SUIVRE 1. Dessine-moi une cellule ............................................................................................... 3 2. Compare ton dessin aux autres .................................................................................. 3 3. Choisis des pistes de recherche .................................................................................. 5 4. Recherche et réalise ..................................................................................................... 6 5. Réinvestissement.......................................................................................................... 7 769783426 -2- © De Boeck 2002 1. Dessine-moi une cellule Tout d’abord, pour répondre au problème posé, pars de ce que tu connais. Puisque le thème central concerne la cellule, dessine une cellule telle que tu te la représente d’après tes souvenirs de troisième année… 2. Compare ton dessin aux autres - Joins-toi à trois autres élèves pour former un groupe. A l’intérieur du groupe, il est important de distribuer un rôle particulier à chacun en gardant bien sur à l’esprit que chacun a le droit de s’exprimer et le devoir de travailler… - Dans ton groupe, chacun d’entre vous présente son dessin aux autres en le décrivant. Ensemble proposez une représentation commune de la cellule et comparer-la avec une cellule d’épiderme (utilisez les coupes d’épiderme et le microscope photonique mis à votre disposition par votre professeur). Cherchez, dans des livres ou sur le net d’autres types de cellules, découpez-les et collez-les dans vos notes. - - 769783426 -3- © De Boeck 2002 Travailler en groupe. L’animateur permet à chacun de parler à son tour, donne à chacun la chance de s’exprimer, surveille le ton de voix dans l’équipe et veille à ce que l’équipe ne s’écarte pas du sujet. Le secrétaire reformule les idées et traduis sous forme écrite, le travail réalisé par l’équipe. Le reporter représente l’équipe devant la classe et devant le professeur et prend en charge l’aspect « communication ». Le gardien du temps planifie le temps nécessaire à la réalisation de la tâche, définis les échéances et veille à ce que chacun les respecte. 769783426 -4- © De Boeck 2002 3. Choisis des pistes de recherche - - - Maintenant que vous êtes d’accord sur le point de départ, reformulez le problème (page 1) et exprimez toutes vos idées sur le sujet. Prenez soin de les noter au fur et à mesure. Ces idées peuvent concerner des faits d’actualité, des informations que vous avez déjà entendues ou lues, des questions que vous vous posez… Qu’est-ce qui différencie ces cellules ? Fonctionnent-elles toutes de la même façon ? Comment, transformer une cellule en une autre ? Voilà quelques questions sous-jacentes au problème posé, vous en avez certainement d’autres encore… Afin de résoudre le problème posé, vous allez effectuer des recherches : qu’allezvous chercher ? Où allez-vous chercher ? Cernez votre sujet, choisissez la direction à prendre, choisissez des mots clés. Pour un traitement plus efficace du problème, chaque groupe peut choisir un type de cellule et donc une partie du problème : par exemple le remplacement des cellules cardiaque d’une personne atteinte d’une maladie cardiovasculaire. Organisez-vous au sein de votre groupe pour déterminer les objectifs à atteindre pour le prochain cours, la tâche de chacun, … Choisissez les sources d’informations et les mots-clés que vous allez utiliser. Vous disposez bien sur de quelques documents proposés dans ce livre dans la partie « biologie » et de quelques autres sources d’informations (rubrique « pour en savoir plus »). Que cherchonsnous? Où cherchonsnous ? Le sujet Fixons nos échéances. 769783426 Qui cherche quoi ? -5- © De Boeck 2002 4. Recherche et réalise Revenons un instant à notre problème… Peut-on cultiver les cellules et les transplanter selon les besoins ? Régénérer n'importe lequel de tes organes à partir de cellules prélevées dans ton propre corps, cultivées en laboratoire puis réintroduites dans ton organisme. Peut-on remplacer les globules blancs d’un enfant atteint de leucémie, les cellules de cartilage d’un sportif de haut niveau blessé, les cellules du cerveau d’une personne atteinte de la maladie de Parkinson ou d’Alzheimer, les cellules musculaires dans un cœur malade ? Utopie ou réalité? Acceptable ou non? Votre équipe de chercheurs planche sur le sujet, la communauté scientifique est en émoi et attend avec impatience les publications et la présentation des résultats lors du congrès « Thérapie cellulaire, utopie ou réalité ? ». Rappelons que ce congrès sera assorti d’une exposition remarquable de maquettes et de panneaux didactiques sur le sujet … Dans un premier temps donc, votre équipe s’attellera à la réalisation de cette fameuse maquette et d’un panneau didactique. Dans un deuxième temps seulement (voir 2e partie, chapitre 1), le congrès apportera les éléments de réponse au problème de la culture et de la régénération des tissus et les publications informeront le grand public. Lorsqu’un scientifique traite un problème, il rassemble toutes les données qu’il trouve et élabore un modèle c’est-à-dire une représentation simplifiée du phénomène ou de l’objet étudié afin de mieux en comprendre le fonctionnement. Le modèle que votre groupe présentera prendra la forme d’une maquette d’une cellule au choix et d’un panneau décrivant les activités de la dite cellule. Les éléments de cette maquette et les illustrations représenteront au mieux les composants et le fonctionnement de la cellule. Pour réaliser votre maquette, - Choisissez un support ou construisez-le de façon à ce qu’il corresponde à la forme de la cellule - Utilisez des bouchons, des morceaux de laine, de tissu, des matières en tout genre,… - N’oubliez pas d’évaluer l’échelle de la maquette et de l’assortir d’une légende. En ce qui concerne le panneau, - soignez l’occupation de l’espace, - Illustrer vos explications de façon claire Votre travail sera évalué selon les critères suivants : - investissement - originalité, - précision et soin - cohérence avec la réalité, - rigueur scientifique Affaire à suivre lors de la deuxième partie de ce manuel… 769783426 -6- © De Boeck 2002 5. Réinvestissement En utilisant la démarche que tu viens d’appliquer dans ce premier chapitre, construis un modèle de fonctionnement du rein. Présente ton travail sur une feuille A3 (schémas légendés et explications) au dos de laquelle tu noteras ta bibliographie. Tu plieras la feuille en 2 et y glisseras les documents dont tu t’es servi. Les critères d’évaluation sont les suivants : - Compréhension des consignes et appropriation du problème - Recherche d’informations - Réalisation du modèle sur le fonctionnement du rein - Communication et présentation du modèle. 769783426 -7- © De Boeck 2002 A l’issue de ce chapitre, Tu t’es entraîné à Elaborer un modèle simple montrant comment la cellule se nourrit, élimine ses déchets, transforme l’énergie, synthétise une protéine. Si tu as joué le jeu, tu es maintenant capable de Décrire la structure et les rôles des principaux organites cellulaires observables au microscope électronique, Modéliser les étapes principales de la biosynthèse d’une protéine, Modéliser les structures de l’ADN et de l’ARN, Décrire les mécanismes d’endocytose et d’exocytose, Décrire la respiration cellulaire, Elaborer un modèle simple du fonctionnement d’un rein, Tu connais Un modèle pour la cellule animale Les étapes de la biosynthèse des protéines La structure de l’ADN, de l’ARN, des acides aminés, des protéines. Les étapes de l’endocytose et de l’exocytose Le mécanisme de la respiration cellulaire Pour faire une synthèse Afin de bien structurer tes connaissances et de faire le point sur ce que tu appris, il est important de passer un peu de temps à intégrer ce chapitre. 1. Par petits groupes, proposez une synthèse de deux pages sur la structure cellulaire et ses activités. Présentez cette synthèse à la classe et comparez la aux autres dans le but de la corriger au mieux. 2. Reprends ton premier dessin de la cellule et compare-le à celui que tu as réalisé pour ta synthèse. 3. Elabore une liste de consignes pour synthétiser un chapitre et place-la dans tes notes de cours. 4. Propose une liste de mots-clés qui caractérise au mieux ce premier chapitre. 769783426 -8- © De Boeck 2002