Thème 3. - Sites pédagogiques de Chevreul Blancarde
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Programmation TS3 2016 2017 bonniard Chevreul Blancarde Bilans et activités en lien avec la eclasse ENSEIGNEMENT SPECIFIQUE Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant (18) Thème 1-A Génétique et évolution (12) Thème 1-A-1 Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique (3) Thème 1-A-2 Diversification génétique et diversification des êtres vivants (2) Thème 1-A-3 De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité (1) Thème 1-A-4 Un regard sur l’évolution de l’Homme (2) Thème 1-A-5 Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes (4) Thème 1-B – Le domaine continental et sa dynamique (6) Thème 1-B-1 La caractérisation du domaine continental (2) Thème 1-B-2 La convergence lithosphérique (2) Thème 1-B-3 Le magmatisme en zone de subduction (1) Thème 1-B-4 La disparition des reliefs (1) Thème 2. – Enjeux planétaires contemporains (2) Thème 2-A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre (1) Thème 2-B La plante domestiquée (1) Thème 3. – Corps humain et santé (6) Thème 3-A Le maintien de l’intégrité de l’organisme : quelques aspects de la réaction immunitaire (3) Thème 3-A-1 La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée (1) Thème 3-A-2 L’immunité adaptative, prolongement de l’immunité innée (1) Thème 3-A-3 Le phénotype immunitaire au cours de la vie (1) Thème 3-B Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse (3) Thème 3-B-1 Le réflexe myotatique, un exemple de commande réflexe du muscle (1) Thème 3-B-2 De la volonté au mouvement (1) Thème 3-B-3 Motricité et plasticité cérébrale (1) Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant (18) Thème 1-A Génétique et évolution (12) Thème 1-A-1 Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique (3) Bilans : divisions cellulaires, ADN, gène, allèles, brassage génétique. Connaissances Remarques La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d’un doublement de la quantité d’ADN (réplication). Dans son schéma général elle produit quatre cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d’une même paire. En relation avec 1A2 La méiose est ici étudiée comme un mécanisme à l’origine de la diversité génétique et donc d’un facteur de l’évolution. Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite. Des anomalies peuvent survenir. Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène. Un mouvement anormal de chromosomes produit une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes. Ces mécanismes, souvent source de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant (par exemple à l’origine des familles multigéniques). Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle s’unissent : leur fusion conduit à un zygote. La diversité génétique potentielle des zygotes est immense. Chaque zygote contient une combinaison unique et nouvelle d'allèles. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe. Rappels de 1s gènes des opsines En relation avec 1A2 Montrer alors qu’un crossing- over inégal peut avoir lieu entre chromosomes homologues ou non homologues ! ce qui permet d’expliquer l’origine des translocations de gènes. Activités possibles et ressources - étude du cycle diplophasique - préparation de lames pour observation micro de figures de méioses préparation du commerce Anthère de lis) - capture et traitement d’image avec MESURIM - TP dissection des testicules du criquet (figures de méiose difficiles à observer) - animations interactives - réalisation de schémas de méioses avec crossing-over. TP Collaboratif Mise en place d’une démarche d’investigation pour comprendre l’origine des résultats - comptage de drosophiles résultant de croisement-test avec gènes indépendants et gènes liés et analyse des résultats. Avec MESURIM et Plaques (et loupe bino) - réaliser des échiquiers de croisement et analyser les résultats - animation pour comprendre les brassages après comptage - Tableur Excel calculs pourcentages -Revoir rapidement l’exemple de la famille multigénique des opsines -Logiciel Anagène : comparaison % d’identité -approche par problème à résoudre d’un cas d’aberration du nombre de chromosomes (Turner ou Klinefelter par exemple). Résolution par démarche d’investigation. - (trisomie 21+ animation) schématisations des erreurs - Animation pour comprendre les aberrations du nombre de chromosomes - Observation de la fécondation - animation, film, schémas -réaliser des échiquiers de croisement et analyser les résultats en terme statistique. Evaluer un risque génétique. Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1-A-2 Diversification génétique et diversification des êtres vivants (2) Bilan : processus de diversification du vivant D’autres mécanismes de diversification des génomes existent : hybridations suivies de polyploïdisation, transfert par voie virale, etc. S’agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes communs, plus que d’une différence génétique. Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans modification des génomes : associations (dont symbioses) par exemple. Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique est aussi source de diversité : chants d’oiseaux, utilisation d’outils, etc. En relation avec : 1A4 les hétérochronies chimpanzé –homme déstabiliser les représentations des élèves sur l'origine de la diversification en les confrontant à d'autres modalités que les mutations, génétiques et non génétiques. TP collaboratif groupes d’experts pour produire un schéma de synthèse - réaliser un schéma montrant les procédés de polyploïdisation à partir d’un texte - réaliser un schéma montrant un transfert horizontal de gène à partir d’un texte scientifique - rôle des gènes homéotiques TP collaboratif groupes d’experts - rôle de nodosités - le rôle des mycorhizes. - étude de texte scientifique sur symbiose - rôle transmission culture, exemples d’apprentissage par imitation chez les animaux Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1-A-3 De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité (1) Bilan : la biodiversité et sa modification Sous l’effet de la pression du milieu, de la concurrence entre êtres vivants et du hasard, la diversité des populations change au cours des générations. L’évolution est la transformation des populations qui résulte de ces différences de survie et du nombre de descendants. La diversité du vivant est en partie décrite comme une diversité d’espèces. La définition de l’espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés qui permettent d’apprécier le caractère plus ou moins distinct de deux populations (critères phénotypiques, interfécondité, etc.). Le concept d’espèce s’est modifié au cours de l’histoire de la biologie. Une espèce peut être considérée comme une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population d’individus identifiée comme constituant une espèce n’est définie que durant un laps de temps fini. On dit qu’une espèce disparaît si l’ensemble des individus concernés disparaît ou cesse d’être isolé génétiquement. Une espèce supplémentaire est définie si un nouvel ensemble s’individualise. Rappels notions classe de 2nde Sélection naturelle Dérive génétique - la dérive génétique grâce au logiciel dérive génétique P Cosentino - étude par exemple du cas de la Phalène du Bouleau - sens critique du protocole historique - sérious game La phalène p Cosentino - animation logiciel Fréquence allélique Evolution de la définition de l’espèce (depuis Mayr en 1989) jusqu’au concept d’espèce -Etude doc livre spéciation allo et sympatrique Ensemble d'individus porteurs d'un pool génétique particulier et isolé génétiquement des autres populations. Spéciation allopatrique et sympatrique Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1-A-4 Un regard sur l’évolution de l’Homme (2) D’un point de vue génétique, l'Homme et le Chimpanzé, très proches, se distinguent surtout par la position et la chronologie d’expression de certains gènes. Le phénotype humain, comme celui des grands singes proches, s’acquiert au cours du développement pré et postnatal, sous l’effet de l’interaction entre l’expression de l’information génétique et l’environnement (dont la relation aux autres individus). Les premiers primates fossiles datent de -65 à -50 millions d'années. Ils sont variés et ne sont identiques ni à l'Homme actuel, ni aux autres singes actuels. La diversité des grands primates connue par les fossiles, qui a été grande, est aujourd’hui réduite. L’accent est mis sur l’Homme au sein des Primates. Cadre beaucoup plus « génétique ». Gènes de développement, chronologie de leurs expressions. Homme et Chimpanzé partagent un ancêtre commun récent. Aucun fossile ne peut être à coup sûr considéré comme un ancêtre de l'Homme ou du chimpanzé. Le genre Homo regroupe l’Homme actuel et quelques fossiles qui se caractérisent notamment par une face réduite, un dimorphisme sexuel peu marqué sur le squelette, un style de bipédie avec trou occipital avancé et aptitude à la course à pied, une mandibule parabolique, etc. Production d'outils complexes et variété des pratiques culturelles sont associées au genre Homo, mais de façon non exclusive. La construction précise de l’arbre phylogénétique du genre Homo est controversée dans le détail. -TP avec Phylogène, construction et interprétation d’arbres phylo -TD collaboratif : Comparaison d’éléments du squelette (crâne, membres, bassins, squelette entier) docs Bac Remarque : l’objectif n’est plus la lignée humaine, Etablir les caractéristiques du genre Homo, par comparaison l’étude est limitée au genre Homo, les avec Chimpanzé et Australopithèques. Australopithèques sont absents des termes du -Chimpanzé et outils. programme. -Articles : évolution et invention de nouveaux gènes, sc et vie 2009 - logiciel Phylogène (INPR/IFE) et ses bases de données « Critères d’appartenance » au genre Homo et non plus à la lignée humaine. (phénotypiques et moléculaires) sur les Primates et sur le genre Australopithèques toutefois nécessaires Homo pour comparaison. - logiciel « Lignée humaine » - Pierre Perez -et/ou logiciel Hominé3.0 Aspect non finalisé des connaissances, -animation pour visualiser le caractère buissonnant de l’arbre pour remise en questions, nouvelles le genre Homo : découvertes (Homme de Flores, Homme http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0016-3 de Néanderthal..) Arbres différents selon les caractères pris en compte. Phénotype dépendant de l’expression de gènes, et sous l’influence de l’environnement (apprentissages, comportements, aspects « culturels » : transmission) Réinvestissement des acquis des parties 1A1/1A2/1A3 Origine des primates et non plus de la lignée humaine. Etablissement d’une parenté proche entre Homme et Chimpanzé, Bonobo. -Réinvestissement des acquis des classes précédentes -Activités avec exploitation de documents, comparaison des développements pré et post-natal de l’Homme et du Chimpanzé.(néoténie et hétérochronie) -Comparaison de caryotypes. Doc ou logiciel Lignée humaine de Perez -doc ou video Rôle de l’apprentissage -TP logiciel Phylogène établir des arbres de parenté à partir de caractères phénotypiques et de caractères moléculaires homologues. Connaissances Remarques Activités (programme) Thème 1-A-5 Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes (4) Bilans : schéma général de la plante, organisation et fonction de la fleur Les caractéristiques de la plante sont en rapport avec la vie fixée à l’interface sol/air dans un milieu variable au cours du temps. Elle développe des surfaces d’échanges de grande dimension avec l’atmosphère (échanges de gaz, capture de la lumière) et avec le sol (échange d’eau et d’ions). Des systèmes conducteurs permettent les circulations de matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et souterrain. Elle possède des structures et des mécanismes de défense (contre les agressions du milieu, les prédateurs, les variations saisonnières). L’organisation fonctionnelle générale des Angiospermes ne doit pas être abordée d’un point de vue purement botanique mais doit être reliée à l’évolution : processus trophiques, systèmes de protection et de communication liés au mode de vie fixé. Acquis de sixième, seconde Problématique : mode de vie fixé des Angiospermes impliquant l’optimisation des échanges de matière et/ou d’énergie avec l’atmosphère et le sol la circulation de matière entre système aérien et souterrain l’existence de mécanismes de protection et de résistance Etude morphologique simple d’une plante commune Schématisation de son organisation (idée : schéma à faire évoluer pour aboutir à un schéma fonctionnel synthétique) Estimation des surfaces d’échanges (feuilles et/ou racines) Valeurs à rapporter à la masse ou au volume Valeurs à réévaluer à partir de l’extrait de l’ouvrage de Francis Hallé « L’éloge de la plante » (coefficients à appliquer aux valeurs estimées en raison de l’existence des chambres sousstomatiques au niveau foliaire et des poils absorbants ou des mycorhizes au niveau racinaire) cf ressources Observation micro de stomates (feuille de laurier, lierre ), des chloroplastes et des lacunes, cryptes (CT de feuille de Laurier) et traitement numérique Réalisation et observation loupe bino d’une CT de racine (poils absorbants) ou d’un apex racinaire (zone pilifère) exposé à un colorant au microscope cf Bordas p 135 TD Comparaison des échanges (schémas fonctionnels) et des surfaces d’échanges (tableau) d’une plante et d’un mammifère pour mettre en évidence les particularités de l’organisation fonctionnelle des Angiospermes liées à la vie fixée cf ressources Observation au microscope de CT de tige, de racine et de feuille colorées au carmin-vert d’iode (repérage xylèmephloème), CL de tige colorées au carmin-vert d’iode et observées au microscope (vaisseaux du xylème et du phloème) TP tournant 2 séances Réalisation et observation de préparations microscopiques de CT de tige placée depuis plusieurs jours dans une eau colorée (céleri : association sève brute-xylème), de CL de racine (semences germées : repérage xylème-phloème) et de CL de feuille (poireau : repérage xylème-phloème / différents vaisseaux du xylème) colorées au carmin-vert d’iode cf ressources Observation de structures et mécanismes de défense : cf ressources des plantes de la garrigue (résistance à l’aridité, au feu et au pâturage) Connaissances (programme) Remarques Activités de l’accacia caffra (résistance à la prédation) de l’oyat (résistance à la sécheresse) : CT de feuille et vidéo de fermeture http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/mouvements/nastieshydro.htm Observation micro et exercices intégrés du laurier rose (résistance à la sécheresse) : CT de feuille avec cryptes pilifères de l’aloes (résistance à la sécheresse) : CT de feuille avec parenchyme aquifère choix ateliers mosaïques L’organisation florale, contrôlée par des gènes de développement, et le fonctionnement de la fleur permettent le rapprochement des gamètes entre plantes fixées. La pollinisation de nombreuses plantes repose sur une collaboration animal pollinisateur / plante produit d’une coévolution. À l’issue de la fécondation, la fleur se transforme en fruits contenant des graines. La dispersion des graines est nécessaire à la survie et à la dispersion de la descendance. Elle repose souvent sur une collaboration animal disséminateur / plante produit d’une coévolution. En relation avec 1A2 et 1A3 et A4 Acquis de sixième : organisation générale de la fleur (sépales, pétales, étamines, pollen, pistil, ovaire, ovules) / transformation de la fleur en fruit contenant des graines (dépôt de pollen sur le pistil d’une même espèce, ovules devenant graines, ovaire devenant fruit) / modes de dispersion des graines (vent, eau, animaux) / germination de la graine (plantule, cotylédons, conditions de germination) Acquis de troisième : ADN / gènes / allèles Acquis de seconde : ADN / gène = séquence de nucléotides / variabilité de l’ADN Acquis de première S : variabilité génétique et mutations de l’ADN / mutations = sources aléatoires de la diversité des allèles (biodiversité) / expression du patrimoine génétique (synthèse protéique : transcription-traduction) Problématique : mode de vie fixé des Angiospermes impliquant une organisation fonctionnelle de la fleur permettant le rapprochement des gamètes une collaboration animal-plante pour assurer la pollinisation et la dissémination (produit d’une coévolution) Dissection d’une fleur de Lis et Tulipe avec réalisation d’un diagramme floral Réalisation et observation au microscope de CL/CT d’anthère et de pistil Schématisation des diagrammes floraux des 3 classes de mutants d’Arabidopsis thaliana à partir de l’animation http://www.enslyon.fr/RELIE/Fleurs/formation/module4/demo-m4-1.htm schématisation de l’expression des gènes affectés pour les 3 classes de mutants explication de la diversité des fleurs d’Angiospermes (modèles ABC et ABCDE) cf ressources Possibilité de travailler sur les fleurs mutantes des bouquets de fleuristes (ex :tulipes) Schématisation des diagrammes floraux des 3 classes de mutants d’Arabidopsis thaliana à partir de photographies / Comparaison des séquences nucléotidiques des gènes A, B et C chez un individu à fleurs normales et chez les 3 classes de mutants (ANAGENE) et modèle ABCDE identification des gènes impliqués dans le développement du méristème floral explication de la diversité des fleurs d’Arabidopsis (modèle ABC) cf ressources Film germination grains de pollen : http://svt.acrouen.fr/biologie/germination_%20pollen.pdf Connaissances (programme) Remarques Existence de nombreuses ressources concernant la collaboration animal-plante produit d’une coévolution : aucune exhaustivité demandée, faire des choix ciblés Activités -Vidéos sur la pollinisation : FILM POLLEN, prise de notes la fleur du baobab et la chauve-souris : l’orchidée l’Ophrys abeille la vision des abeilles différents modes de pollinisation associés à une collaboration animale : entomophilie / ornithophilie / cheiroptérophilie fruits à relier à leur mode de dissémination (anémochorie, zoochorie) différents modes de dissémination des graines associés à une collaboration animale : épizoochorie / endozoochorie -Exercices intégrés sur le figuier, notion de co évolution (figuier et blastophage) -Exercice sur la fleur de vanille (pollinisation artificielle) Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1-B – Le domaine continental et sa dynamique (7) Bilans : granite, gabbro, basalte, péridotite ; le modèle de la tectonique des plaques ; volcanisme, recyclage des matériaux de la croûte ; notions d’érosion, transport, sédimentation. Thème 1-B-1 La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale (2) La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l’asthénosphère. Les différences d’altitude moyenne entre les continents et les océans s’expliquent par des différences crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d’une épaisseur plus grande et d’une densité plus faible que la croûte océanique. L’âge de la croûte océanique n’excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. Caractéristiques du domaine continental par comparaison avec le domaine océanique : roches, épaisseur, densité, âge Les connaissances pétrographiques sur les roches de la croûte continentale se limitent au rappel de ce qui a été vu en 1ère S pour le granite Cette notion peut être abordée lors de l’étude de l’érosion d’une chaine de montagne 1B4 Au relief positif qu’est la chaîne de montagne, répond, en profondeur, une importante racine crustale. L’épaisseur de la croûte résulte d’un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle). Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l’histoire de la chaîne. indices tectoniques expliquant l’épaississement crustal indices pétrographiques (surtout structuraux) expliquant l’épaississement crustal (roche métamorphique type gneiss et migmatites) Diagramme P-T uniquement en activité et/ou en exercices. - QCM sur les acquis de 1S sur le domaine océanique Roches-Epaisseur-Densité-Âge - Tâche complexe sous forme d’un TP mosaïque permettant de créer une « fiche d’identité » du domaine continental TP Google earth fichier kmz profondeur moho sous chaines de montagnes activité sur les profondeurs du Moho datation des roches de la lithosphère continentale : ECE 11_G_O_01 + logiciel Radiochronologie méthode de la droite isochrone avec la méthode Rb Sr est utilisée pour la détermination de l’âge des roches par radiochronologie Exercice maison : calcul de la profondeur du MOHO à partir de données sismiques Isostasie - Recherche d’explication quant aux mouvements verticaux de la lithosphère (Scandinavie, Piémont italien) - modélisation analogique (cf livres scolaires) - modélisation numérique avec le logiciel SimulAiry - Logiciel isostasy Origine de l’épaississement crustal Logiciel APBG « Alpes » pour les indices tectoniques pour les indices pétrographiques + docs livres et échantillons traces de métamorphisme et de fusion partielle (migmatite) les structures "en petit" qui confirment les structures "en grand" (micro-plis et micro-failles) Echantillons et lames minces (migmatites, gneiss, …) reconstitution des différentes étapes de l’histoire d’une chaine de montagne à partir de données de terrain Doc CBGA Connaissances Remarques Activités (programme) Thème 1-B-2 La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes (2) Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d’un domaine océanique disparu (ophiolites) et d’anciennes marges continentales passives. La « suture » de matériaux océaniques résulte de l’affrontement de deux lithosphères continentales (collision). Tandis que l’essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire, la partie supérieure de la croûte s’épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques. Recherche de traces océaniques passées notions de rifting et de marges passives non abordées en 1S et vues comme marqueur d’un domaine océanique Les indices de la collision (qui doivent pouvoir Les traces d’une ancienne histoire océanique blocs basculés logiciel APBG Alpes et vidéo Raymon Cirio les ophiolites (Chenaillet, …) être reconnus sur divers types de documents) Les traces d’une subduction Les indices de subduction (les différents faciès de TP PETRO ET MINERALO MICRO LPA échantillons et lames roches océaniques subduites + coésite) qui doivent pouvoir être reconnus sur divers types de documents. Notion de subduction de la lithosphère continentale (profil ECORS) Les matériaux océaniques et continentaux montrent les traces d’une transformation minéralogique à grande profondeur au cours de la subduction. La différence de densité entre l’asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de la subduction. En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et s’épaissit. L’augmentation de sa densité au-delà d’un seuil d’équilibre explique son plongement dans l’asthénosphère. En surface, son âge n’excède pas 200 MA. Pré requis sur la lithosphère océanique, les zones de convergence, la subduction (acquis de 1S) minces Les traces d’une collision Bilan du stage de terrain et profil ECORS Coésite TP PETRO ET MINERALO MICRO : Métagabbro à glaucophane ; éclogite : lame mince et échantillon Le moteur de la subduction TP Mesure de densité de différents échantillons Calcul à l’aide d’un tableur des variations de la densité de la lithosphère en fonction de son âge comparaison de la densité de la Lithosphère océanique (en fonction de son âge) avec celle de l’asthénosphère Connaissances Remarques Activités (programme) Thème 1-B-3 Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux (1) Dans les zones de subduction, des volcans émettent des laves souvent visqueuses associées à des gaz et leurs éruptions sont fréquemment explosives. La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l’eau qu’elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent. Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde. Un magma, d’origine mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental. On insiste davantage sur le fait que c’est ainsi que se forme un nouveau domaine continental. TP PETRO ET MINERALO MICRO: Observation d’échantillon et de lame mince de granitoïde et andésite logiciel « subduction » avec mise en évidence du rôle fondant de l’eau logiciel Magma Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 1-B-4 La disparition des reliefs (1) Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes. On y observe à l’affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur. Les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion contribuent à l’effacement des reliefs. Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l’eau, jusqu’en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation). Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs. L’ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale. les élèves ont déjà la notion de recyclage de la lithosphère océanique – 1S) comparaison des anciennes chaines de montagnes avec les plus récentes : Comparaison de surface des roches de différents types à partir de carte géologique Modélisation de l’isostasie pour montrer les conséquences de l’érosion TD sur doc : Facteurs à l’origine de l’effacement des reliefs Construction d’un schéma bilan du cycle des matériaux de la croute continentale à partir de différentes ressources - photo d’éboulement, chaos granitique - composition des eaux de pluie et des eaux de rivières - notions d’érosion et d’altération recherche des facteurs intervenant dans la disparition des reliefs après leur formation : - altération / érosion / impact des phénomènes tectoniques +transport des sédiments +dépôt= sédimentation construction d’un cycle des matériaux continentaux (notion de recyclage) A DISTINGUER : les notions de FUSION PARTIELLE et de METAMORPHISME sont abordées 2 fois mais dans 2 contextes totalement différents : soit au niveau de la croûte continentale en lien avec son épaississement (3B1) soit au niveau de la subduction (3B2 et 3B3) Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 2. – Enjeux planétaires contemporains Thème 2-A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre (1) Bilan : flux thermique, convection, conduction, énergie géothermique La température croît avec la profondeur (gradient géothermique) ; un flux thermique atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre (flux géothermique). Gradients et flux varient selon le contexte géodynamique. Le flux thermique a pour origine principale la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches. Deux mécanismes de transfert thermique existent dans la Terre : la convection et la conduction. Le transfert par convection est beaucoup plus efficace. Exemple de publicité pour pompe à chaleur , énergie renouvelable , développement durable=> appliquer à l’industrie : La géothermie peut être la situation d’appel pour étudier le fonctionnement thermique de la Terre Insister sur Notion de gradient et flux thermique Tâche complexe ou TP mosaïque : Comment l’énergie de la terre rend-elle possible le fonctionnement d’une centrale géothermique ? TP google earth, fichiers kmz : Etude des flux thermiques tableur Définitions de base et des illustrations (diagrammes, carte de France, tableaux de mesures …) : Site INRP http://acces.inrp.fr/eedd/climat/dossiers/energie_demain/geothermie/ geothermie_SVT Données sur les flux de chaleur et températures en France. Nombreuses cartes de la France sur les flux de chaleur à différentes profondeurs : Site BRGM http://sigminesfrance.brgm.fr/geophy_flux.asp Utiliser des données pour tracer le gradient géothermique moyen avec un tableur. http://acces.inrp.fr/eedd/climat/dossiers/energie_demain/geothermie/ gradient_geothermique_correction.xls/view - TP démarche d’investigation modèle de chez Jeulin ou expoitation données traitement avec tableur excel : comparaison conduction/convection : modélisation analogique, avec ExAO, tableur et des matériaux de viscosités différentes (sirop, huile…) Mesures de température, tracé de graphique avec ou sans tableur À l’échelle globale, le flux fort dans les dorsales est associé à la production de lithosphère nouvelle ; au contraire les zones de subduction présentent un flux faible associé au plongement de la lithosphère âgée devenue dense. La Terre est une machine thermique. L’énergie géothermique utilisable par l’Homme est variable d’un endroit à l’autre. Le prélèvement éventuel d’énergie par l’Homme ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé. lien avec le contexte géodynamique : dorsale (1S) et zone de subduction (TS). - lien avec le contexte géodynamique : animation de Consentino sur la tomographie Energie géothermique et utilisation place de la géothermie dans les ressources durables, perspectives Cadre géologique des ressources géothermiques en France, TP goggle earth fichier Kmz.geothermie (par ac montpellier) ou fossé rhenan Exercices intégré d application de type bac et/ou Volcanisme et sources chaudes dans le fossé rhénan (sujet des Olympiades de Géosciences 2008 Sujet-NE-Olympiades_2008.pdf , centrale Connaissances (programme) Remarques Activités géothermique de Bouillante Visite de la centrale géothermique de Bouillante (Guadeloupe) http://pedagogie.acguadeloupe.fr/sciences_et_techniques_industrielles_lgt/visite_centra le_geothermique_bouillante Ou par video en ligne Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 2-B La plante domestiquée (1) Bilan : sélection génétique des plantes ; génie génétique. Une même espèce cultivée comporte souvent plusieurs variétés sélectionnées selon des critères différents ; c’est une forme de biodiversité. Remarque : manipulations possibles mais chronophages : peu envisageable (Angiospermes uniquement) La sélection exercée par l’Homme sur les plantes cultivées a souvent retenu (volontairement ou empiriquement) des caractéristiques génétiques différentes de celles qui sont favorables pour les plantes sauvages. Prérequis : il faut avoir fait :Thème 1-A-1-A-2A-3 Et surtout : 1-A-5 Sélection empirique , massales: En relation avec notion du thème 1A1 sur hybridation et 1A3 transferts horizontaux des gènes situations un peu originales : étude de plantes consommées par les élèves : les carottes et tomates, que l’on trouve facilement sur les marchés. Les techniques de croisement permettent, d’obtenir de nouvelles plantes qui n’existaient pas dans la nature (nouvelles variétés, hybrides, etc.). Les techniques du génie génétique permettent d’agir directement sur le génome des plantes cultivées. Situation déclenchante : photos de végétaux différents montrant la variété des parties consommées par l’Homme. TD ressources dossiers et exercice Activité : comparaison d’une espèce cultivée et sauvage (orge, blé, tomates , carottes …) photo ou échantillon sur marché paysan Limites : débat qui risque d’être chronophage. Travail préparatoire comparaison « Maïs-Téosinte » (ressource nationale n°18) Puis activité à partir de la ressource nationale n°22 : identification des 5 gènes responsables des différences phénotypiques et étude plus précise du rôle du gène tb1. Ressource 20 en DM par exemple. (Culture in vitro ?) Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3. – Corps humain et santé (6) Thème 3-A Le maintien de l’intégrité de l’organisme : quelques aspects de la réaction immunitaire (3) Bilan : la défense de l’organisme contre les agressions ; immunité ; mémoire immunitaire. Thème 3-A-1 La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée (1) L’immunité innée ne nécessite pas d’apprentissage préalable, est génétiquement héritée et est présente dès la naissance. Elle repose sur des mécanismes de reconnaissance et d’action très conservés au cours de l'évolution. Très rapidement mise en œuvre, l’immunité innée est la première à intervenir lors de situations variées (atteintes des tissus, infection, cancer). C’est une première ligne de défense qui agit d’abord seule puis se prolonge pendant toute la réaction immunitaire. La réaction inflammatoire aigüe en est un mécanisme essentiel. Elle fait suite à l’infection ou à la lésion d’un tissu et met en jeu des molécules à l’origine de symptômes stéréotypés (rougeur, chaleur, gonflement, douleur). Elle prépare le déclenchement de l’immunité adaptative. nouvel angle d’attaque de la partie immunologie : la réaction inflammatoire et plus le VIH et le SIDA(le VIH ne sera plus qu’un ex possible dans la partie « immunité adaptative ») l’immunité innée n’est plus étudiée dans le SEUL cadre de la coopération avec l’immunité « acquise » mais dans le cadre de la réaction inflammatoire. conservation de l’immunité innée au cours de l’évolution lien thème 1A3 mécanismes de la phagocytose l’immunité innée comme préparation à la réponse immunitaire adaptative. mode d’action des médicaments antiinflammatoire (éviter le paracétamol car prescrit comme un antalgique) lim : -Régulation de la réaction inflamatoire -Réaction inflammatoire aigue systémique -rôle du complément TP COLLABORATIF GROUPES D’EXPERTS :d’après dossier et animations et rastop pour réaliser schémas de synthèse par groupe d’experts -Description clinique de Cornelius Celsus (rubor et tumor cum calore et dolore) -Etude de docs des différentes étapes de la réaction inflammatoire suite à une agression comme une piqure d’épine ( cf sujet type bac ) -comparaison histologique avant et pendant une réaction inflammatoire -observation microscopique des différents types cellulaires de l’inflammation (macrophages, mastocytes, granulocytes et cellules dendritiques) -comparaison des séquences génétiques des récepteurs de l’immunité innée chez différents animaux afin de montrer leur conservation au cours de l’évolution si on a le temps sinon donner les comparaisons d’après doc du livre -animation phagocytose Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3-A-2 L’immunité adaptative, prolongement de l’immunité innée (1) Alors que l’immunité innée est largement répandue chez les êtres vivants, l’immunité adaptative est propre aux Vertébrés. Elle s’ajoute à l’immunité innée et assure une action plus spécifique contre des molécules, ou partie de molécules. Les cellules de l’immunité adaptative ne deviennent effectrices qu’après une première rencontre avec un antigène grâce aux phénomènes de sélection, d’amplification et de différenciation clonales. Les défenses adaptatives associées avec les défenses innées permettent normalement d’éliminer la cause du déclenchement de la réaction immunitaire. Le système immunitaire, normalement, ne se déclenche pas contre des molécules de l’organisme ou de ses symbiotes. Cela est vrai notamment pour la réponse adaptative. Pourtant les cellules de l’immunité adaptative, d’une grande diversité, sont produites aléatoirement par des mécanismes génétiques complexes qui permettent potentiellement de répondre à une multitude de molécules. La maturation du système immunitaire résulte d’un équilibre dynamique entre la production de cellules et la répression ou l’élimination des cellules autoréactives. on ne parle plus d’immunité acquise mais d’immunité adaptative. l’immunité acquise est propre aux vertébrés (450 millions d’années) rôle des différentes cellules : lymphocytes (LB et les récepteurs BCR, LT et les récepteursTCR ) -préférer les noms : LT CD4+ et LT CD8+ la reconnaissance de l’antigène par LB sous sa forme native et par les LT associé aux molécules du CMH rôle des anticorps rôle central des LT CD4+ (interleukines dont l’IL2) en cas de rencontre avec un antigène spécifique, les étapes de l’activation des cellules immunitaires : sélection, amplification, différenciations clonales. les LT CD4+ se transformeront en LT Auxiliares (LTh) et les LT CD8+ en LT cytotoxiques (LTc) coopération entre immunité adaptative et immunité innée (cellules présentatrices d’antigène en association avec le CMH) production d’une grande diversité de cellules immunitaires avec élimination des cellules dangereuses pour l’organisme ou pour ses symbiotes. Cf thème 1A3 organes lymphoïdse primaires et secondaires idée de maturation = idée d’évolution du répertoire immunitaire au cours de la vie limite : distinction entre CMH I et II. Tache complexe sur les AC : -TP modélisation moléculaire d’anticorps (Rastop) -logiciel Anagène(anticorps, récepteur T) -schémas -test d’immunodiffusion (Ouchterlony) +électronographie de complexes immuns +mise en évidence d’agglutination d’hématies de moutons par des anticorps Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3-A-3 Le phénotype immunitaire au cours de la vie (1) Une fois formés, certains effecteurs de l’immunité adaptative sont conservés grâce à des cellules mémoires à longue durée de vie. Cette mémoire immunitaire permet une réponse secondaire à l’antigène plus rapide et quantitativement plus importante qui assure une protection de l’organisme vis à vis de cet antigène. La vaccination déclenche une telle mémorisation. L’injection de produits immunogènes mais non pathogènes (particules virales, virus atténués, etc.), provoque la formation d’un pool de cellules mémoires dirigées contre l’agent d’une maladie. L’adjuvant du vaccin déclenche la réaction innée indispensable à l’installation de la réaction adaptative. Le phénotype immunitaire d’un individu se forme au gré des expositions aux antigènes et permet son adaptation à l’environnement. La vaccination permet d’agir sur ce phénomène. La production aléatoire de lymphocytes naïfs est continue tout au long de la vie mais au fil du temps, le pool des lymphocytes mémoires augmente. notion de mémoire immunitaire Rôle des cellules mémoires (y compris les LT CD8+) possibilité d’introduire ces notions avec de l’histoire des sciences (découverte des vaccins) rôle de la vaccination insister sur le rôle citoyen de la vaccination (notion de couverture vaccinale et de protection collective) rôle des adjuvants (pour aider au déclenchement de la réaction immunitaire innée) adaptabilité et variabilité du système immunitaire TD étude des doc sur l’évolution des phénotypes immunitaires -recenser les principes de la vaccination à partir de textes historiques (Jenner) -a voir : étude des travaux de Pasteur Texte CNED : -développer l’esprit critique en particulier sur le rôle des adjuvants -Logiciel : Benoît Benard, Logiciel IMMUNO 3ème propose la mise en évidence, de façon très simple, de la spécificité des anticorps et de la mémoire immunitaire. Il téléchargeable gratuitement sur internet à l’adresse : http://wwwppeda.free.fr/logiciels/immuno3e.htm - Logiciel « immunité », qui permet aux élèves de mettre en place autant d’expériences qu’ils le souhaitent pour résoudre la question du transfert d’immunité. Il est téléchargeable gratuitement sur le site : http://ww2.ac-poitiers.fr/svt/spip.php?article393 RQ sur le thème : à plusieurs reprises, on replace certains points d’immunologie dans un cadre évolutif (immunité innée conservée au cours de l’évolution / immunité adaptative spécifique aux vertébrés) Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3-B Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse (3) Bilan : neurone, synapse chimique ; plasticité cérébrale. Thème 3-B-1 Le réflexe myotatique, un exemple de commande réflexe du muscle (1) Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. Il met en jeu différents éléments qui constituent l’arc réflexe. Notion de 2nde : boucle de régul PA Le réflexe myotatique est ici étudié comme élément de diagnostic qui renseigne sur le fonctionnement neuromusculaire : faire le test du reflexe rotulien Il n’y a plus d’étude de l’innervation réciproque , seul le réflexe myotatique monosynaptique est étudié Etude des expériences de dégénérescence nerveuse et constatations médicales (Magendie): elles ont permis de localiser les corps cellulaires des neurones afférents et efférents Ateliers mosaïques possibles : TP ExAO de la réponse réflexe : reflexe myotatique Achilléen http://back.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/refmyo/activ-musc.htm logiciel Refmyo Jeulin console foxy Dispositif ExAO avec fiche protocole Modification de l’amplitude d’un réflexe si le sujet se concentre ou est au contraire distrait et TD exercice : Eléments mis en jeu TP obs micro et traitement numérique: coupe transversale de moelle épinière vue au microscope : http://www2.aclyon.fr/enseigne/biologie/photossql/images/ct_moelle.jpg Microscope, lames de moelle épinière et nerf Coupe transversale de moelle épinière de lapin , de chat. Substance blanche de la moelle épinière : Photos des fuseaux neuro musculaires observation microscopique des récepteurs sensoriels : TP Logiciel animation expérience de Magendie Le neurone moteur conduit un message nerveux codé en fréquence de potentiels d’actions. La commande de la contraction met en jeu le fonctionnement de la synapse neuromusculaire. Nature du message nerveux: Stimulation d’un neurone ? Comment sait-on qu’il répond ? Seul le codage en fréquence au niveau des fibres est à étudier Notion de valeur seuil de déclenchement et loi du tout ou rien Rappels classe de 1s Franchissement d’une synapse Notion de transmission à sens unique et de fixation temporaire Perturbations du fonctionnement synaptique (cas de la synapse neuro-musculaire seulement) Logiciel NERF de Perez estimation de la vitesse de conduction du message nerveux Logiciels Nerf: Transmission synaptique photographies d’une synapse Connaissances (programme) Remarques Seul le fonctionnement de la synapse à Ach est à envisager et l’action de l’Ach sur les fibres musculaires. On envisage le cas d’une synapse normale et celui d’une synapse « empoisonnée ». Activités Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3-B-2 De la volonté au mouvement (1) L’exploration du cortex cérébral permet de découvrir les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements volontaires. Les messages nerveux moteurs qui partent du cerveau cheminent par des faisceaux de neurones qui descendent dans la moelle jusqu’aux motoneurones. C’est ce qui explique les effets paralysants des lésions médullaires. Le corps cellulaire du motoneurone reçoit des informations diverses qu’il intègre sous la forme d’un message moteur unique et chaque fibre musculaire reçoit le message d’un seul motoneurone. On étudie la commande volontaire d’un mouvement et l’homonculus moteur ainsi que les collaborations entre les différentes aires corticales dans la commande d’un mouvement. Schéma de l’Homonculus moteur (une carte "motrice" à la surface du cerveau.) On étudie la modulation du réflexe myotatique par une commande volontaire et donc le trajet des neurones du cortex aux motoneurones médullaires. Le rôle intégrateur des motoneurones est envisagé afin d’expliquer les modifications du fonctionnement synaptique sous l’effet de la volonté Texte présentant le trajet des voies centrifuges de la motricité volontaire. La sommation spatiale comme exemple d’intégration TP Banque d’images Neuropeda pour localiser les aires du cortex moteur avec le logiciel Eduanatomist Inrp sujets 13111 et 13112 : mise en évidence des aires impliquées dans la réponse motrice de la main, Localisation des aires impliquées dans la réponse motrice de la main dans une région localisée au niveau du cortex de l’hémisphère controlatéral à la main sollicitée (lobe pariétal). Intervention d’autres régions antérieures (aires prémotrices et motrices supplémentaires) Ou version simplifiée de P Consentino Fiche irm pour les nuls : sur le principe de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) : Logiciel sommation spatiale et temporelle (Académie d’Amiens) : somspat somtemp Logiciel Rastop afin d’étudier le récepteur de l’Ach et les substances antagonistes et agonistes… + modèles moléculaires de l’Ach et du récepteur à l’Ach. Connaissances (programme) Remarques Activités Thème 3-B-3 Motricité et plasticité cérébrale (1) La comparaison des cartes motrices de plusieurs individus montre des différences importantes. Loin d’être innées, ces différences s’acquièrent au cours du développement, de l’apprentissage des gestes, et de l’entraînement. Cette plasticité cérébrale explique aussi les capacités de récupération du cerveau après la perte de fonction accidentelle d’une petite partie du cortex moteur. Les capacités de remaniements se réduisent tout au long de la vie, de même que le nombre de cellules nerveuses. C’est donc un capital à préserver et entretenir. Rappels de 1s La plasticité cérébrale est abordée à partir de l’apprentissage et des récupérations fonctionnelles intervenant après une lésion (approche historique) Possibilité aussi de faire le lien avec le vieillissement TP collaboratif : Inrp sujets 12211 et 12213 associant des images d’accidents Vasculaires Cérébraux et des hématomes intracérébraux. Elles permettent d’aborder le concept de localisation cérébrale et d’introduire la notion de fonctions associées aux différentes régions cérébrales Vidéo et Documents concernant les atteintes du SNC ( maladies dégénératives : Alzheimer et Parkinson…) ● Douleur et membre fantôme ???
