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La répartition des êtres vivants dans l’environnement

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Mes chers petits 🙂 Samuel, veux tu nous faire un petit rappel s’il te plaît ? »

Samuel : « Nous étudions les caractéristiques physiques de l’environnement. Ce sont des grandeurs qui se mesurent avec des appareils et qui s’expriment avec une unité. Par exemple la température se mesure avec un thermomètre et s’exprime en degrés Celsius. »

Max : « Très bien. Léo, peux-tu donner les deux autres exemples ? »

Léo : « Je peux monsieur Max. L’humidité se mesure avec un hygromètre et s’exprime en pourcentage. L’éclairement se mesure avec un luxmètre et s’exprime en Lux. Je peux ajouter que les caractéristiques physiques changent en fonction du temps et du lieu. »

Max : « Je vois que vous avez bien appris et que vous avez compris. Comme d’habitude 🙂 »

Léo : « Monsieur Max, j’ai une question ! »

Max : « Comme souvent. Vous avez souvent des questions et j’apprécie. »

Léo : « Merci monsieur Max. Connaissez-vous les cloportes ? »

Max : « Bien sûr Léo. Pourquoi cette question ? avant que tu répondes, je vous montre une courte vidéo de cloportes dans leur milieu de vie… »

 Vidéo : Les cloportes dans leur milieu de vie

Max : « Pourquoi cette question Léo ? »

Léo : « Je les observe toujours dans des endroits sombres et humides. C’est par hasard ? »

Max : « Qu’en pensez-vous ? »

Samuel : « Moi je pense que ce n’est pas pas hasard. Je pense qu’ils recherchent l’humidité et l’obscurité. »

Léo : « Tu penses mais tu n’est pas sûr ! »

Max : « C’est comme cela en science Léo. Tu as posé une question. Samuel propose une réponse. Savez-vous comment s’appelle une réponse dont on est pas sûrs et qu’il va falloir vérifier ? »

Samuel : « Ne serait-ce pas ce qu’on appelle une hypothèse ? »

Max : « Si Samuel. »

Samuel : « Alors j’ai fait une hypothèse moi ? »

Max : « A vrai dire, tu en as même fait deux 🙂 »

Samuel : « Comment allons-nous faire pour les vérifier ? »

Léo : « Je sais ! Nous allons faire des expériences ! »

Max : « Oui Léo. Que me proposez-vous ? »

Samuel : « Il faudrait leur laisser le choix entre un endroit sombre et un endroit éclairé. »

Léo : « On fait comme une grande boite. D’un côté, on laisse à la lumière et l’autre côté on met un couvercle comme ça l’éclairement sera faible. »

Max : « Vous venez de proposer un protocole. Que prévoit notre hypothèse ? »

Léo : « Si notre hypothèse est juste alors les cloportes iront du côté sombre. »

Max : « C’est exact 🙂 Ce que tu as dit Léo s’appelle la conséquence prévisible de l’hypothèse. Nous pourrions mettre en œuvre ce protocole mais je n’ai pas le matériel sous la patte. Regardons plutôt une courte vidéo. »

 

 

 

 

Max : « Léo, nous avons étudié les caractéristiques physiques de l’environnement il me semble ! »

Léo : « Oui, pardon monsieur Max. Sous le bois l’éclairement est faible. »

Samuel : « Et l’humidité est élevée ! » Léo : « Peut-être que les cloportes aiment quand l’éclairement est faible et que l’humidité est élevée ! »

Max : « Êtes-vous sûrs de ce que vient de dire Léo ? » Samuel : « Je pense comme lui mais je ne suis pas sûr. » Max : « Ce que vient de faire Léo c’est formuler une hypothèse. »

Léo : « Il faudrait vérifier, pour être sûrs ! »

Samuel : « En sciences il faut faire des expériences ! Si on faisait une expérience ? »

Max : « Bonne idée ! Mais à quoi ressemblerait cette expérience ? »

Samuel : « Mmmmm… On pourrait laisser le choix à un cloporte entre un endroit éclairé et un endroit sombre. Et puis on regarderait où il va. Si Léo a bon il devrait aller vers l’endroit sombre ! »

Léo : « Et on pourrait faire pareil avec un endroit humide et un endroit sec. Si le cloporte va vers le côté humide c’est qu’il aime l’humidité. »

Samuel : « et puis la température ! On fait un endroit à… Je sais pas moi : 20°C et puis un autre à 8°C et on regarde où il va ! »

Max : « Bravo mes petits ! Vous venez de donner trois protocoles ! Ce sont les descriptions de 3 expériences différentes. J’ai justement un petit logiciel… Voici le lien vers l’expérience qui permet de savoir si le cloporte recherche l’humidité ou non… »

Première expérience

Léo : « Rholala ! Quand on assèche un compartiment, les cloportes vont tout de suite dans l’autre ! »

Samuel : « Alors que dans le témoin ils se promènent tranquillement un peu partout ! »

Max : « Vous venez de formuler les résultats de la première expérience. Comment expliquez-vous ces résultats ? »

Léo : « Ben… On peut dire que les cloportes recherchent l’humidité. »

Max : « Très bien Léo ! Tu viens d’interpréter les résultats. Revenons à la question que tu avais posée au départ, Léo. »

Léo : « Je ne me souviens plus exactement de ma question. Mais c’était… Comment les animaux se répartissent-ils dans l’environnement ? »

Max : « Et avez-vous la réponse maintenant ? »

Samuel : « Ouiiiii ! On sait maintenant que les animaux se répartissent dans l’environnement en fonction des caractéristiques physiques ! »

Max : « Samuel, tu viens de formuler la conclusion de notre expérience. Quelle séance ! Vous avez découvert deux choses très importantes. La première est que les êtres vivants se répartissent dans l’environnement en fonction des caractéristiques physiques. La seconde est une méthode que nous allons beaucoup utiliser. Il s’agit de la démarche expérimentale. Je vous conseille d’aller lire l’article que j’ai déjà écrit à ce sujet : La démarche expérimentale. Pour le moment, notons la leçon. »

IV. LA RÉPARTITION DES ÊTRES VIVANTS DANS L’ENVIRONNEMENT.

Les êtres vivants ne sont pas répartis au hasard dans l’environnement. Ils se répartissent en fonction des caractéristiques physiques de l’environnement.

Certains êtres vivants recherchent l’humidité (cloportes, mousses, limaces…) D’autres s’exposent au soleil (gendarmes, lézards des murailles…)

Les animaux se répartissent également dans l’environnement en fonction de leurs besoins en nourriture.

Un animal diurne est un animal actif le jour.

Un animal nocturne est un animal actif la nuit.

Max : « Vous avez bien travaillé aujourd’hui. Si vous voulez, vous pourrez continuer à expérimenter pour trouver les préférences du cloporte. Je vous donne les liens vers les deux autres expériences. Et deux petites questions. Vous pourrez me donner vos réponses dans les commentaires. N’oubliez pas de laisser votre prénom et votre classe 🙂 Allez, dehors mes petits ! »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir. Et n’oubliez pas de bien revoir vos leçons. »

Expérience 2

Les cloportes préfèrent-ils une température élevée ou une température basse ?

Expérience 3

Les cloportes recherchent-ils l’obscurité ou un éclairement important ?

Une petite vidéo avec des expériences

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Les reliefs terrestres

Max : « Bien, nous sommes là pour étudier brièvement les reliefs terrestres. Commençons par une carte de la surface terrestre… »

Léo : « Attendez monsieur Max ! Pouvez-vous nous dire ce qu’est un relief ? »

Max : « Bien sûr Léo. En géographie le mot relief désigne l’ensemble des irrégularités (en creux ou en saillie) qui caractérisent la surface de la Terre. »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Samuel : « Il y a les plaines et les montagnes ! »

Max : « Oui Samuel, mais pas seulement. Nous allons étudier cela. Regardez cette carte. »

Carte des reliefs terrestres

Léo : « Oulala ! On voit le fond des océans ! »

Samuel : « C’est comme s’il y avait pas d’eau dans les océans ! »

Max : « Oui, j’aime beaucoup cette carte. La réalisation de ce genre de carte n’est possible que depuis les années 1980. Avant cela, on connaissait mieux la surface de la Lune que la surface du fond des océans. Mais avant d’étudier les fonds océaniques, faisons quelques rappels concernant les terres émergées. Pour faire simple, il y a de vastes plaines peu élevées et des chaînes de montagnes. »

Léo : « Monsieur Max, d’après cette carte, on voit qu’il y a beaucoup plus d’océans que de continents à la surface de la Terre. Auriez-vous les pourcentages ? »

Max : « Oui. J’allais l’oublier. 79% de la surface de la Terre est occupée par les océans. »

Samuel : « Cela fait environ les 4/5. Ça fait beaucoup. »

Max : « Passons aux reliefs sous-marins… »

Samuel : « Monsieur Max, à quoi correspondent les espèces de hachures au fond des océans ? »

Max : « Je vais vous montrer des coupes des océans. On parle de profils topographiques. Les voici… »

Profils topographiques de l’océan Atlantique (haut et milieu) et de l’océan Pacifique).

Léo : « C’est pas tout plat ! »

Samuel : « Il y a les îles… Et puis des grands trous dans le Pacifique. »

Léo : « Et au milieu de l’Atlantique il y a comme des montagnes. C’est écrit dorsale. Ça doit être ça les hachures sur la carte du début. »

Max : « Bien observé 🙂 Il y a effectivement de nombreux reliefs au fond des océans. Léo tu as bien identifié les dorsales. Je vous donnerai une définition plus tard. Samuel, tu te doutes que les trous ne s’appellent pas comme cela. Mais tu as bien observé. Un autre document va vous permettre de mieux comprendre. Du moins, je l’espère… »

Profil topographique synthétique d’un océan imaginaire

Samuel : « Oui, je vois mieux comme ça. Les grands trous sont des fosses. »

Léo : « Monsieur Max, quelle est la profondeur moyenne des plaines abyssales ? »

Max : « J’ai encore un document pour vous… »

Léo : « J’ai ma réponse ! 3682 mètres de profondeur en moyenne pour les océans ! »

Samuel : « Je savais pas ça moi… »

Max : « Qu’est ce que tu ne savais pas Samuel ? »

Samuel : « La plus grande montagne du monde ! Je croyais que c’était l’Everest mais c’est pas vrai ! C’est l’île d’Hawaï ! »

Max : « Eh oui ! Le volcan culmine à 4207 mètres au-dessus du niveau de la mer. Mais à cet endroit, les fonds océaniques sont à environ 5000 mètres de profondeur. Le total fait près de 10 kilomètres, bien plus que l’Everest. Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max. »

Max : « Bien. Ah ! J’oubliais. Voici un document qui montre la répartition des altitudes des continents et des profondeurs des océans… »

Léo : « Monsieur Max, il va falloir apprendre tout ça ? »

Max : « Ce serait bien… Mais ce n’est pas au programme des évaluations. A part peut-être les définitions de dorsale et de fosse. Je les donnerai dans le cours mais elles sont déjà dans le vocabulaire. « 

Léo : « Ce n’est pas difficile. Une fosse c’est une longue dépression étroite au fond des océans. »

Samuel : « Et une dorsale est une chaîne de montagnes qui se trouve au fond des océans. »

Max :  » 🙂 Avez vous des questions mes petits ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Quel est le diamètre de la Terre ? »

Max : « Le rayon moyen de la Terre est d’environ 6370 km. »

Samuel : « 6370 km ! Et les océans qui nous paraissent profonds ne font que 3,6 km  en moyenne ! »

Léo : « De tête ça fait 0,05% du rayon terrestre. »

Samuel : « Autant dire qu’il y a qu’une très fine couche d’eau à la surface de la Terre ! »

Retour à la répartition mondiale des séismes

Le support de l’information génétique

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Alors… Le petit rappel, qui veut le faire ? »

Samuel et Léo : « Moi monsieur Max ! »

Max : « Quel enthousiasme ! Et quel choix douloureux… Samuel, nous t’écoutons. »

Samuel : « Nous avons vu qu’il existe une information génétique dans la cellule-œuf. Elle permet à l’individu de se construire puisqu’elle code pour ses caractères héréditaires et leurs variations individuelles. »

Max : « Oui Samuel. Léo, tu prends la suite s’il te plaît. »

Léo : « Des expériences de transfert de noyau ont montré que cette information génétique est localisée dans le noyau des cellules. »

Max : « Très bien. Comme d’habitude. »

Léo : « Monsieur Max, j’ai une question ! »

Max : « Je t’écoute Léo. »

Léo : « Monsieur Max, une information ça se touche pas. C’est pas matériel. Il faut un support pour la mettre dessus. Comme… Comme une histoire qu’on imprime sur les feuilles d’un livre. Quelle est le support de l’information génétique ? »

Max : « Excellente question Léo ! C’est exactement ce que j’avais prévu de vous faire. Je la répète : quel est le support de l’information génétique ? Sachant que cette information se trouve dans le noyau des cellules, comment pourrions-nous répondre à notre question ? « 

Samuel : « On pourrait observer les noyaux de cellules au microscope ! »

Max : « Très bonne idée Samuel ! »

Léo : « Nous allons utiliser le microscope monsieur Max ? »

Max : « Oui. Je vais vous laisser observer différents types cellulaires puis je vous donnerai un document. »

Un peu plus tard

Samuel (à Léo) : « C’était bien le microscope 🙂 »

Max : « Un peu de calme ! Chuuuut ! Bien, voici le document que je vous avais annoncé… »

Photographie de cellules de racine d’ail observées au microscope

Samuel : « Ça ressemble à ce qu’on a observé avec le microscope ! »

Max : « Oui Samuel. Alors ? Que voyez-vous ? »

Léo : « Il y a des machins qui ont été colorés. D’après la légende, ce sont les chromosomes. »

Max : « Tu éviteras de dire des ‘machins‘ Léo s’il te plaît. Disons que des éléments situés dans le noyau ont pris la couleur. Nous n’allons pas le démontrer mais ce sont les chromosomes qui sont le support de l’information génétique. Nous allons noter la leçon. Prenez vos cahiers. »

III. LE SUPPORT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE.

L’information génétique est localisée dans le noyau des cellules. L’observation au microscope de cellules colorées artificiellement montre que le noyau contient des éléments qui ont été appelés chromosomes. Les chromosomes sont le support de l’information génétique.

Les chromosomes sont constitués d’un filament d’A.D.N. Ce filament peut se condenser ou se décondenser, ce qui fait que l’aspect des chromosomes n’est pas toujours le même.

Schéma d’un chromosome observé au microscope électronique

Max : « Voilà, c’est tout pour aujourd’hui. Mais avant de vous laisser partir, je vous distribue un autre document. Je vous conseille de bien l’étudier si vous voulez comprendre la suite des cours. C’est très important. Le voici… »Doc-Support-de-linformation-génétique

Max : « Voilà, maintenant vous pouvez filer ! »

Samuel  et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

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La respiration des végétaux

Max : « Bonjour à tous, enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Il me semble que c’est Léo qui a fait le dernier petit résumé. Samuel, c’est donc à ton tour. Mais tu peux faire simple si tu veux. « 

Samuel :  » Simple ? D’accord 🙂 La respiration est l’action de prélever du dioxygène dans l’environnement et d’y rejeter du dioxyde de carbone. La respiration peut s’étudier grâce à un oxymètre et de l’eau de chaux. »

Max : « Très bien Samuel. Léo, la suite s’il te plaît. »

Samuel : « Les animaux qui respirent dans l’air ont soit des poumons, soit des trachées alors que les animaux qui respirent dans l’eau ont des branchies. Parfois ils réalisent leurs échanges gazeux au travers de leur peau. Et puis il y a des animaux qui ont des comportements respiratoires particuliers, comme l’argyronète. »

Max : « Très bien ! Bravo ! »

Samuel : « Monsieur Max ! J’ai une question ! »

Max : « Je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Monsieur Max, quels sont les organes respiratoires des végétaux ? »

Max : « Très bonne question Samuel. C’est précisément ce que nous allons étudier aujourd’hui. Tiens, je vais vous donner une photographie d’une observation au microscope d’épiderme de feuille. Je ne sais pas encore laquelle. Puis vous en ferez un dessin. »

Léo : « On ne réalise pas la préparation microscopique nous mêmes monsieur Max ? »

Max : « Nous pourrions. Mais pas cette fois. Où sont donc passés mes documents… Les voilà ! Tenez ! J’espère que vous vous souvenez des consignes pour réaliser un dessin et sa légende. »

Samuel : « Moi je m’en souviens ! »

Léo : « Moi aussi ! »

Max : « C’est ce que nous allons voir 🙂 Au travail ! »

Max : « Ah ! J’ai failli oublié. Le grossissement est de 400 fois et vous pouvez légender avec ce que nous avons vu l’an dernier. Ce sont des cellules. Elles ont donc une membrane, un cytoplasme et un noyau. »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Un peu plus tard…

Samuel et Léo : « Fini ! »

Max : « Montrez moi ça… C’est très bien ça Léo. Samuel, ton dessin est très beau lui aussi. Je les publierai plus tard. « 

Samuel : « Monsieur Max, l’an dernier nous avons vu l’épiderme d’oignon. Il y avait des cellules allongées comme celles que nous avons dessinées. Mais il n’y avait pas les drôles de machins. C’est quoi ? »

Max : « Bonne question 🙂 Ce sont des stomates. Ils sont constitués de deux cellules de garde. Je vous fais un petit dessin au tableau… »

Dessin d’un stomate observé au microscope

Max : « Comme vous pouvez le voir, les stomates sont constitués de deux cellules de garde qui délimitent une ouverture appelée ostiole. Quand les cellules gonflent l’ostiole se ferme. Quand les cellules se dégonflent, l’ostiole s’ouvre. »

Léo : « C’est par là que les gaz respiratoires passent monsieur Max ? »

Max : « Oui Léo. Nous pouvons noter la leçon. »

III. LES STOMATES ET LA RESPIRATION DES VÉGÉTAUX.

L’observation au microscope optique d’épiderme de feuille montre des structures appelées stomates. Les stomates sont constitués de deux cellules de garde qui délimitent un ostiole. Les échanges gazeux entre la plante et l’environnement se font par les stomates.

Max : « Bien. Nous avons terminé la leçon et le chapitre. Si vous n’avez pas de question vous pouvez ranger vos affaires et sortir vous amuser en récréation. »

Samuel et Léo : « Merci monsieur Max. Au revoir monsieur Max ! »

 

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Les organes respiratoires

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires ! »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Mmmmm… Léo, c’est toi qui vas faire le petit rappel aujourd’hui. »

Léo : »Bien monsieur Max. Nous avons vu que le respiration est un échange de gaz entre un être vivant et son environnement. L’être vivant prélève du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone. Les échanges de dioxygène peuvent être mesurés grâce à un oxymètre. C’est un appareil de mesure du dioxygène. Et les échanges de dioxyde de carbone peuvent être mis en évidence par l’eau de chaux qui est un liquide incolore qui blanchit en présence de dioxyde de carbone. »

Max : « Très bien Léo. Samuel, as-tu quelque chose à ajouter. »

Samuel : « On pourrait préciser que dans l’eau, les gaz sont dissous. Et puis nous avons revu deux méthodes : la démarche expérimentale et le commentaire de graphique. »

Max : « Très bien ! Nous pouvons aborder le problème suivant. Vous l’aviez d’ailleurs posé en début d’année… »

Samuel : « Je sais ! On pourrait se demander : Avec quoi les animaux respirent-ils ?« 

Max : « Exact Samuel ! Vous allez étudier cela tout seuls grâce aux documents de votre manuel, aux pages 18 à 21. Je vous demande de compléter le tableau que je vais vous donner, puis vous rédigerez un court texte qui parle des organes respiratoires. »

Samuel et Léo : « Bien monsieur Max. »

Max : « Voici le tableau… »

Léo : « Monsieur Max, les milieux de vie et de respiration sont bien l’air et l’eau ? »

Max : « Oui Léo, un animal vit soit dans l’air soit dans l’eau. Et il respire dans l’air ou dans l’eau. »

Samuel : « Et les réponses sont dans les documents ? »

Max : « Oui Samuel. Au travail maintenant ! »

Max : « Alors ? Ça avance ? »

Samuel : « C’est terminé monsieur Max ! »

Max : « Montrez-moi… Mais c’est très bien tout ça ! Bravo mes petits. Je donne quand même la correction… »

Max : « Passons au petit texte. Léo, peux-tu lire ce que tu as écrit ? »

Léo : « Bien sûr monsieur Max. D’après le tableau nous pouvons voir que les organes qui permettent de respirer dans l’air sont les poumons et les trachées alors que ceux qui permettent de respirer dans l’eau sont les branchies. »

Max : « Très bien Léo. J’ajouterai que la peau permet parfois aux animaux aquatiques de respirer dans l’eau. Samuel, as-tu ajouté quelque chose ? »

Samuel : « Oui. Nous voyons aussi que certains animaux ne respirent pas dans leur milieu de vie. ils doivent alors adopter des comportements respiratoires particuliers. »

Max :  « Bravo Samuel ! Et très bien à toi Léo. J’ai noté l’essentiel au tableau. Prenez vos cahiers. Nous allons noter la leçon. »

Quels sont les organes qui permettent de respirer ?

II. LES ORGANES RESPIRATOIRES DES ANIMAUX.

Les organes qui permettent de respirer dans l’air sont les poumons et les trachées.

Les organes qui permettent de respirer sous l’eau sont les branchies et parfois la peau.

Les animaux qui ne respirent pas dans leur milieu de vie doivent adopter des comportements respiratoires particuliers. Certains remontent à la surface pour respirer (dauphins, limnées…). D’autres plongent avec une réserve d’air (Dytique, argyronète…). Des animaux à branchies peuvent survivre dans l’air en gardant leurs branchies humides.

Max : « Vous avez bien travaillé et il nous reste un peu de temps. Je vais vous montrer une petite vidéo… Soyez sages 🙂 « 

Léo : « Une araignée qui vit sous l’eau ! »

Samuel : « Je savais même pas que ça existait ! »

Léo : « Ben moi non plus. Elle respire dans l’air mais sous l’eau 🙂 « 

Samuel : « C’est rigolo 🙂 « 

Max : « Oui 🙂 Bien, cette fois la leçon est terminée. Vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : »Au revoir mes petits. »

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Le caryotype des gamètes

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Léo : « Monsieur Max, qu’allons nous voir aujourd’hui ? »

Max : « Quelle impatience ! Nous avons vu la transmission de l’information génétique au sein d’un organisme. Nous allons maintenant voir la transmission de l’information génétique d’une génération à l’autre. »

Samuel : « Des parents aux enfants ? »

Max : « Oui Samuel. Mais avant, pouvez-vous me rappeler ce qu’il faut pour faire un nouvel individu ? »

Léo : « Moi monsieur Max ! »

Samuel : « Non, moi ! »

Max : « C’est une vraie torture pour moi d’avoir à choisir entre deux si bons élèves… Commençons par Léo. Ne m’en veux pas Samuel. Tu seras interrogé rapidement. Léo… »

Léo : « Pour faire un nouvel individu il faut une fécondation. »

Max : « Très bien ! Samuel, rappelle nous la définition de la fécondation s’il te plaît. »

Samuel : « La fécondation est la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Elle donne naissance à une cellule-œuf à l’origine d’un nouvel individu. »

Max : « Encore une bonne réponse. Léo, peux-tu nous faire le schéma de la fécondation ? »

Léo : « Au tableau monsieur Max ? »

Max : « Oui Léo.

Léo s’exécute…

Max : « Très bien. Je complète un peu… Voilà ! »

Max : « Samuel, combien y a t il de chromosomes dans une cellule-œuf humaine ? « 

Samuel : « Dans une cellule-œuf humaine il y a 46 chromosomes c’est-à-dire 22 paires de chromosomes homologues et deux chromosomes sexuels. S’il sont identiques on les nomme X et X et c’est une cellule-œuf de fille. S’ils sont différents on nomme le grand X et le petit Y et c’est une cellule-œuf de garçon. »

Max : « C’est très bien tout ça ! Voyez-vous le problème qui se pose ? »

Léo : « Heu… »

Samuel : « Ben… »

Max : « Pensez aux gamètes. »

Léo : « Monsieur Max, pourriez-vous rappeler ce qu’est un gamète ? »

Max : « Oui Léo. Le mot gamète est synonyme de cellule reproductrice. Je vous aide encore un peu. Regardez les gamètes et pensez aux chromosomes… »

Léo : « Je vois ! On peut se demander combien de chromosomes possèdent les gamètes ! »

Samuel : « Il me semble logique de penser qu’ils en ont 23 chacun. »

Max : « Oui et oui  🙂 Mais ce que tu dis, Samuel, n’est qu’une hypothèse. Comment pourrions-nous la vérifier ? »

Léo : « Nous avons déjà vu que pour dénombrer les chromosomes d’une cellule il faut faire son caryotype. Nous pourrions faire le caryotype des gamètes monsieur Max. »

Max : « Très bien. Je vous distribue un document. Vous allez l’étudier en silence puis nous mettrons en commun ce que vous en tirez. Il vous faut en décrire les différents éléments et en tirer un nouveau problème scientifique. Voici le document… »

Un peu plus tard…

Max : « Alors ? Vous en sortez vous ? »

Léo : « Je cherche encore le problème monsieur Max. »

Samuel : « Moi aussi. Je pense avoir terminé la description. »

Max : « Alors je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Nous voyons que dans les testicules il y a des cellules-souches de spermatozoïdes qui ont 46 chromosomes. Dans les ovaires, il y a des cellules-souches des ovaires qui ont 46 chromosomes également. »

Max : « Très bien ! Léo, la suite s’il te plaît. »

Léo : « Nous voyons que les ovules n’ont que 23 chromosomes. Il n’y a pas de paires mais toujours un seul chromosome. Et le chromosome sexuel est toujours X. Dans les spermatozoïdes il y a aussi seulement 23 chromosomes. Mais le chromosome sexuel peut-être X ou Y. Il y a deux types de spermatozoïdes. »

Max : « C’est une bonne description. Bravo à tous les deux ! Voyez-vous le problème maintenant ? »

Léo : « Toujours pas… »

Samuel : « Moi non plus… »

Max : « Vous êtes-vous demandés ce que sont les cellules-souches ? »

Léo : « Non ! »

Samuel : « Non plus. Mais je sais quand même ! Ce sont les cellules à partir desquelles sont fabriquées les gamètes ! »

Léo : « Oui ! Et je vois le problème maintenant ! Comment peut-on fabriquer des cellules qui n’ont que 23 chromosomes à partir de cellules qui en ont 46 ? Parce que la mitose assure une reproduction conforme des cellules. Ça peut pas être par mitose ! »

Max : « Mes petits 🙂 Vous ai-je déjà dit le plaisir que j’éprouve à être votre professeur ? Bien, nous pouvons noter tout cela. Prenez vos cahiers et notez la leçon. »

LA TRANSMISSION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE D’UNE GÉNÉRATION À L’AUTRE.

Rappel : Pour former un nouvel individu il faut une fécondation c’est-à-dire la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Cela donne une cellule-œuf, première forme de l’individu.

Observation : Le noyau de la cellule-œuf contient 46 chromosomes.

Problème : Combien y a t’il de chromosomes dans les gamètes ?

I. LE CARYOTYPE DES GAMÈTES.

Un gamète est une cellule reproductrice. C’est le spermatozoïde chez l’homme et l’ovule chez la femme.

Les gamètes ont 23 chromosomes, un seul de chaque paire. L’ovule possède toujours le chromosome X alors que les spermatozoïdes peuvent avoir un chromosome X ou un chromosome Y.

Les gamètes sont produits dans les gonades à partir de cellules-souches ayant 46 chromosomes. (Les gonades sont les organes où sont produits les gamètes. Ce sont les ovaires ou les testicules.)

Problème : Comment produire des cellules à 23 chromosomes à partir de cellules à 46 chromosomes ?

Max : « Vous avez noté ? Alors rangez vos affaires et allez vous dégourdir les pattes en récréation. Amusez-vous bien 🙂 « 

Samuel et Léo : « Au-revoir monsieur Max ! »

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Modèle de cycle cellulaire

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Comment allez-vous mes petits ? »

Léo : »Très bien monsieur Max, et vous-même ? »

Max : « Très bien mon petit Léo. Bon, il est temps de faire le petit rappel habituel. Qui est volontaire ? »

Samuel : « Moi monsieur Max ! »

Max : « Nous t’écoutons ! »

Samuel : « Nous avons vu, grâce à une étude de graphique, que les cellules qui vont se multiplier dupliquent leur A.D.N. Elles fabriquent une copie de leur A.D.N. afin de pouvoir donner un filament complet à chacune de leurs deux cellules-filles. C’est ce qu’on appelle la duplication de l’A.D.N. Notons que la cellule-mère n’existe plus à la fin de la multiplication cellulaire. Pour pouvoir distribuer leurs filaments d’A.D.N. elles les condensent en chromosomes doubles. Ils s’alignent à l’équateur de la cellule puis se coupent en deux et migrent vers les pôles de la cellule. Là, ils se décondensent en filaments simples et la cellule-mère peut se couper en deux cellules-filles identiques. »

Max : « Excellent résumé Samuel ! »

Léo : « Bravo Samuel ! Bravo ! »

Max : « Apparemment tout est compris. Je vais vous donner un petit exercice pour vérifier cela. Voici un document qui montre les étapes du cycle cellulaire schématisées. Il faut les remettre dans l’ordre et les commenter. Au travail ! »

Léo : « Monsieur Max, nous avons terminé ! »

Max : « Déjà ! Quelle efficacité ! Samuel ayant fait un brillant résumé tout à l’heure c’est à toi, Léo, de faire la correction de cet exercice. Montre moi ton travail. Mmmm… Mmmmmm… Excellent ! Au tableau mon petit ! Mais attends un instant. Nous allons nous servir de ton travail comme texte pour la leçon. Je note le titre du paragraphe au tableau. « 

III. MODÈLE DE CYCLE CELLULAIRE.

Le noyau, limité par l’enveloppe nucléaire, contient un filament simple d’A.D.N. coupé en quatre morceaux qui correspondent aux quatre futurs chromosomes.
Nous pouvons voir les deux paires de chromosomes doubles. Il y a donc eu duplication de l’A.D.N. puis le filament double s’est condensé en deux paires de chromosomes doubles.
L’enveloppe nucléaire n’est plus visible et les chromosomes se sont alignés à l’équateur de la cellule. Pour être précis ce sont les centromères des chromosomes qui sont alignés.
Les chromosomes doubles se sont scindés en deux. Chaque chromatide est devenue un chromosome simple. Et les chromosomes simples migrent vers les pôles de la cellule. En réalité il y a deux paires de chromosomes simples qui migrent vers chaque pôle.
A chaque pôle, 4 chromosomes simples se sont décondensés en 4 filaments simples. Une enveloppe nucléaire s’est reformée autour de ces filaments simples. Puis la cellule-mère s’est coupée en deux et nous avons maintenant deux cellules-filles identiques contenant exactement la même quantité d’A.D.N.

Modèle-de-cycle-cellulaire

Max : « Excellent travail mon petit Léo ! Vous êtes vraiment de brillants élèves ! Nous pouvons maintenant conclure ce chapitre. Prenez vos cahier et notez. »

Conclusion :

Le cycle cellulaire est l’ensemble des étapes qui constituent et délimitent la vie d’une cellule. Ce cycle est constitué d’une phase de croissance durant laquelle la cellule grossit, d’une phase lors de laquelle elle recopie son matériel génétique (duplication de l’A.D.N.) et d’une phase où celle-ci se divise (mitose) pour donner naissance à deux cellules filles identiques. Les cellules filles reproduiront ce cycle, et ainsi de suite.

La duplication de l’A.D.N. est une étape indispensable pour assurer la reproduction conforme des cellules.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Vous dites que les cellules grandissent au début du cycle cellulaire. Mais il me semble que nous avons vu que cette étape n’existe pas lors du développement embryonnaire. Ai-je bien compris ? »

Max : « Bonne question mon petit Léo. Vous savez qu’en biologie les règles absolues sont rares. En d’autres termes, il existe souvent des exceptions. Le développement embryonnaire est une période un peu particulière de la vie de l’individu. Surtout à son début. Le petit embryon se développe très vite. Peut-être avez-vous remarqué qu’une cellule-oeuf est très grande par rapport aux autres cellules du même individu. Cela vient de la taille de l’ovule. Les scientifiques pensent que cela permet de se dispenser de la phase de croissance cellulaire avant la mitose. Les cellules embryonnaires se multiplient sans phase de croissance de sorte qu’elles sont de plus en plus petites. En fait cela dure jusqu’à ce que les cellules embryonnaires aient une taille plus habituelle pour des cellules. Ensuite, la phase de croissance apparaît. Léo, ai-je répondu à ta question ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Merci monsieur Max. »

Max : « Alors allez vous défouler en récréation. Vous avez encore bien travaillé. Au-revoir mes petits. »

Samuel et Léo : « Au-revoir monsieur Max. »

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Les chromosomes lors de la mitose

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Aujourd’hui c’est toi, Samuel, qui vas nous faire le petit rappel de début de cours. Nous t’écoutons. »

Samuel : « Nous avons vu que le nombre de cellules dans un organisme augmente par multiplications cellulaires ou mitoses. Lors de la mitose, une cellule mère donne deux cellules filles identiques entre elles. Pour se préparer à la multiplication cellulaire, une cellule recopie son A.D.N. : c’est la duplication de l’A.D.N. »

Léo : « Rhoooo ! »

Samuel : « Les chromosomes dansent ! »

Max : « Oui 🙂 On pourrait parler de la danse des chromosomes. Mais ce ne serait pas très scientifique. Avez-vous pu saisir les étapes du phénomènes ? »

Léo : « Pas tout à fait… »

Samuel : « Moi non plus… »

Max : « Peut-être que des images fixes seraient plus faciles à interpréter. En voici. Elles se lisent de haut en bas et de gauche à droite… »

Max : « Alors ? Cela vous facilite t-il l’interprétation ? »

Léo : « Oui monsieur Max. »

Max : « Alors faites, chacun à votre tour, le commentaire d’une de ces images. Léo, à toi de commencer. »

Léo : « La cellule se prépare à sa multiplication. Elle duplique son filament d’A.D.N. A la fin de la duplication elle aura un filament double d’A.D.N. »
Samuel :  » Le filament double commence à se condenser en chromosomes. Dans un chromosome, les deux chromatides sont identiques car l’une a été obtenue par duplication de l’autre. »
Léo : « Les deux filaments d’A.D.N. se sont complètement condensés en chromosomes doubles. »
Samuel : « Les chromosomes doubles s’alignent à l’équateur de la cellule. »
Léo : « Les chromosomes doubles se coupent en deux. Chacune des chromatides devient un chromosome simple. Un lot de 46 chromosomes simple migre vers chaque pôle de la cellule. »
Samuel : « Les 46 chromosomes simples sont arrivés aux pôles de la cellule mère. Ils se décondensent en un filament simple. Puis la cellule va se couper en deux. »

Max : « Bravo ! Voici un autre petit film qui reprend ce que vous venez de décrire si brillamment. »

Max : « Bien, je vais vous faire un schéma qui reprend les différents états de l’A.D.N. au cours d’un cycle cellulaire. Suivez bien, vous noterez après. »

Max : « Si vous n’avez pas de question, je vous laisse ranger vos affaires. Révisez bien mes petits. »

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La mitose

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Pendant ce temps je fais l’appel. Léo, Samuel. Bien, vous êtes tous présents. Nous avons terminé la première partie de la génétique. Je vous en rappelle l’essentiel : le phénotype d’un individu dépend de son génotype et de son environnement. Nous allons maintenant étudier la transmission de l’information génétique au sein d’un individu. Mais avant cela voici un document. Que pouvez-vous m’en dire ? »

Samuel : « Moi monsieur Max ! Moi ! »

Max : « Quel enthousiasme Samuel 🙂 Je t’écoute. »

Samuel : « Les quatre photographies montrent les multiplications des cellules au tout début du développement de l’embryon. Nous voyons que la cellule-œuf donne deux cellules embryonnaires. Puis chacune des deux cellules se multiplie, ce qui donne un embryon de quatre cellules, puis huit, puis 16 et ainsi de suite. »

Max : « Très bien Samuel. Léo, as-tu quelque chose à ajouter ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Les deux photographies de droite montrent que chez l’adulte il y a de très nombreuses cellules. Et il existe différents types de cellules alors que chez l’embryon toutes les cellules se ressemblent. »

Max : « Très bien Léo. On dit que les cellules se différencient. Mais nous n’étudierons pas la différenciation cellulaire au collège. Pourriez-vous me parler du document situé au centre ? »

Léo : « Oui monsieur Max. On y voit des chromosomes par paires rangées par ordre décroissant de taille. C’est donc un caryotype. Samuel, veux-tu continuer ? »

Samuel : « Oui, merci Léo. Je compte 22 paires de chromosomes homologues et il y a en plus un chromosome X et un chromosome Y. Cela fait 46 chromosomes. J’en déduis que c’est un caryotype humain. La présence d’un chromosome X et d’un chromosome Y me permet d’affirmer que c’est le caryotype d’un homme. A toi Léo 🙂 « 

Léo : « Les flèches qui partent du caryotype et qui vont jusqu’aux différentes photographies indiquent que toutes ces cellules ont le même caryotype. Mais ça, on le savait déjà 🙂 « 

Max : « Bravo mes petits ! »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Max : « Vous avez magnifiquement décrit ce document mais voyez-vous le problème qu’il pose ? »

Léo :  » Mmmmm… »

Samuel : « Oui ! Je vois ! Une cellule a la quantité d’A.D.N. qui correspond à 46 chromosomes. Et elle donne deux cellules qui ont toutes les deux 46 chromosomes. Le problème est de savoir comment une cellule qui possède 46 chromosomes peut en donner 92. »

Max : « Élève Samuel vous m’impressionnez ! Bravo ! Bien, notons tout cela. »

LA TRANSMISSION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE AU SEIN DE L’ORGANISME

Observation : Lors de sa conception, un individu est constitué d’une seule cellule. C’est la cellule-œuf. A l’état adulte, ce même individu comportera plus de 38 000 milliards de cellules.

Problème : Comment l’augmentation du nombre de cellule est-elle assurée dans l’organisme ?

I. LA MULTIPLICATION CELLULAIRE OU MITOSE.

Dans l’organisme, le nombre de cellules augmente par multiplication cellulaire ou mitose. Une cellule mère donne naissance à deux cellules filles qui ont le même caryotype et la même information génétique.

Schéma de la mitose

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D’autres exercices…

La polydactylie

La polydactylie se définit par la présence de doigts supplémentaires à la main et au pied. Le cas le plus fréquent est la présence d’un sixième doigt. Il peut être fonctionnel comme sur la photographie ci-dessous.

Radiographie de la main gauche d’un individu atteint de polydactylie.

La polydactylie est un caractère physique codé par le gène GLI situé sur le bras long des chromosomes n°7. Il existe deux versions de ce gène. L’allèle GLI- donne une main ou un pied possédant 5 doigts. L’allèle GLI +, beaucoup plus rare, donne 6 doigts. L’allèle GLI+ est dominant par rapport à l’allèle GLI-.

Dans un tableau, indiquez les combinaisons d’allèles possibles pour un individu à 6 doigts puis pour un individu à 5 doigts.

Individus à 6 doigts :

Paire de chromosomes n°7 n°7
Génotypes GLI+/GLI+ GLI+/GLI-
Phénotype [6 doigts] [6 doigts]

Individus à 5 doigts :

Paires de chromosomes n°7
Génotype GLI-/GLI-
Phénotype [5 doigts]

L’hypertrichose des oreilles

L’hypertrichose des oreilles est un caractère physique un peu particulier. Les individus qui en sont atteints ont une touffe de poils qui leur sort des oreilles. Ce caractère physique est codé par un gène, noté T, porté par le chromosome Y. Il ne touche donc que les mâles. L’allèle T+ donne le phénotype normal c’est-à-dire sans poils sans les oreilles. C’est l’allèle T- qui est responsable de l’hypertrichose des oreilles.

Représentez les combinaison d’allèles possibles pour un individu porteur du caractère puis pour un individu qui n’est pas atteint.

Individus atteints d’hypertrichose des oreilles :

Paire de chromosomes X/Y
Génotype 0/ T-
Phénotype [Hypertrichose]

Individus non-atteints d’hypertrichose des oreilles :

Paires de chromosomes X/Y X/X
Génotypes 0/T+ 0/0
Phénotype [Non atteint] [Non atteint]

Combinons ces caractères

Dans un tableau, représentez les combinaisons d’allèles possibles pour un homme ayant 6 doigts et atteint d’hypertrichose des oreilles.

Paires de chromosomes n°7 X/Y n°7 X/Y
Génotypes GLI+/GLI+ 0/T+ GLI+/GLI- 0/T+
Phénotype [6 doigts ; hypertrichose des oreilles]

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