Une drôle d’expérience

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour, bonjour 🙂 Pas de petit rappel aujourd’hui. Je vais vous donner un petit exercice pour vérifier que vous avez bien compris ce que nous avons vu depuis le début de l’année. »

Léo : « J’aime bien les exercices pour voir si on a compris 🙂 »

Max : « Suivez bien le protocole que je vais vous proposer. Prenez le spermatozoïde d’un individu A et l’ovule d’un individu B et faisons une fécondation in vitro. Nous obtenons une cellule-œuf 1. Enlevons le noyau de cette cellule-œuf. Il reste la membrane et le cytoplasme de cette cellule-œuf 1. C’est ce qu’on appelle une cellule énucléée c’est-à-dire dont on a enlevé le noyau. D’un autre côté nous prenons une cellule quelconque d’un individu C et nous transférons son noyau dans la cellule-œuf énucléée. Nous obtenons une cellule-œuf mixte. Elle possède la membrane et le cytoplasme de l’ovule et le noyau de la cellule de l’individu C. Maintenant nous implantons cette cellule-œuf mixte dans l’utérus d’une femme D. Avez-vous suivi ? »

Samuel : « Un schéma m’aiderait bien pour être sûr… »

Max : « Le voici. »

Protocole expérimental d’une drôle d’expérience de transfert de noyau.

Samuel : « C’est mieux 🙂 »

Max : « Sans justifier votre réponse pouvez-vous me dire à qui va ressembler le bébé ? »

Léo : « A l’individu C ! »

Samuel : « Je suis d’accord. »

Max : « C’est ça 🙂 Maintenant vous allez sortir une feuille, inscrire votre prénom et répondre à cette simple consigne : En utilisant un vocabulaire adapté, expliquez l’origine des ressemblances et des différences entre l’individu C et le bébé obtenu suite à cette expérience de transfert de noyau. Vous avez vingt minutes. Il est possible de répondre en quatre ou cinq phrases seulement. Si vous maîtrisez le vocabulaire. « 

Vingt minutes plus tard…

Max : « Je ramasse ! »

Léo : « J’espère que j’ai bon. »

Samuel : « Je crois que j’ai tout dit… »

Max : « Ça m’a l’air très bien tout ça. Je vais faire la correction moi-même. Suite à la fécondation, nous obtenons une cellule-œuf. Son information génétique disparaît lorsqu’on enlève son noyau. Suite au transfert du noyau de la cellule de l’individu C nous avons transféré son information génétique puisque l’information génétique est localisée dans le noyau. La cellule-œuf mixte contient donc l’information génétique de l’individu C et nous savons que cette information code pour les caractères héréditaires. L’individu C et le bébé auront donc les mêmes caractères héréditaires. Mais ils n’auront pas le même âge. Ils seront donc différents. De plus, ils se développent et vivent dans des environnements différents. Leurs caractères acquis seront donc différents. »

Léo : « Monsieur Max, vous avez dit qu’il était possible de répondre en qutre ou cinq phrases et vous en avez fait plus ! »

Max : « Je le sais Léo. Ce n’est pas encore ma réponse. C’est ma réflexion. Voici ma réponse. Les deux individus auront les mêmes caractères héréditaires car ils ont la même information génétique. Ils seront différents car ils ont des environnements différents et donc des caractères acquis différents. De plus, ils n’ont pas le même âge.« 

Samuel : « Trois phrases ! Hoplà ! »

Léo : « C’est pour cela qu’il faut maîtriser le vocabulaire. On peut dire des tas de choses en peu de phrases. »

Max : « Oui Léo. Bien, vous pouvez ranger vos affaires. Je vous rendrai vos travaux la prochaine fois. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits. »

Avant de vous quitter je voudrais vous expliquer comment j’évalue ce travail. Voici la compétence évaluée :

Ici, les connaissances sont peu nombreuses. Il faut faire le lien entre le transfert du noyau et celui de l’information génétique qui code pour les caractères héréditaires. Il faut également parler de l’influence de l’environnement sur les caractères acquis. Les différences dues à l’âge sont un peu un bonus.

Expérience de pensée Sujet

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« Tous pareils, tous différents ». La leçon

DES CARACTÈRES PHYSIQUES

« Tous pareils, tous différents. » André Langaney

I. LES CARACTÈRES SPÉCIFIQUES ET LEURS VARIATIONS INDIVIDUELLES.

Une espèce est un groupe d’individus qui se ressemblent et qui peuvent avoir une descendance féconde.

Tous les individus d’une même espèce ont des caractères physiques communs qu’on ne retrouve pas chez les autres espèces. Ce sont des caractères spécifiques. Un caractère spécifique est un caractère physique qui n’appartient qu’à une espèce.

Les caractères spécifiques humains sont, entre autres : la bipédie exclusive, un cerveau très développé, un langage à double articulation et des empreintes digitales.

Au sein d’une espèce, les individus sont différents en raison des variations individuelles des caractères spécifiques. Tous les êtres humains ont des empreintes digitales, mais elles sont différentes chez chaque être humain.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel : « Oui monsieur Max. Pourriez-vous préciser ce que vous entendez par un langage à double articulation ? »

Max : « Oui Samuel. Vous avez remarqué que les langues humaines comportent des mots formés de syllabes. C’est le premier niveau d’articulation. Et ces mots sont organisés en phrases grâce à des règles de grammaire. C’est le second niveau d’articulation. »

Samuel : « Merci monsieur Max. »

Léo : « Il n’y a que chez l’humain qu’on retrouve ce langage ? »

Max : « Les recherches montrent que beaucoup d’animaux ont eux aussi des langages. Ainsi, chez les marmottes, des cris peuvent avertir qu’un prédateur arrive par les airs du côté de la montagne ou que le danger vient du sol du côté de la vallée. Ce langage a donc un vocabulaire assez précis. Chez certains oiseaux, un cri équivalent à un mot change de sens en fonction de sa place dans le chant. Pour être juste, il faudrait dire que le langage humain est plus complexe que celui des autres animaux. »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Max : « Avant de terminer, puisqu’il nous reste un peu de temps, je voudrais vous faire lire un texte qui vous permettra de mieux comprendre l’infinie diversité des individus au sein d’une espèce. »

« Dire que les êtres humains sont tous différents ! […] comment est-ce possible ? Imagine que dix personnes se réunissent pour bricoler un masque. Chaque participant arrive avec une partie du visage. Ainsi Claude et Alain ont apporté chacun un nez, Jeanne et Mélanie chacune une bouche, Christian et Pascal chacun deux couleurs d’yeux… […] Avec ce matériel, il est possible de faire toutes sortes de masques différents. Avec seulement deux yeux et deux bouches, le masque peut avoir 4 visages différents. S’ils utilisent en plus les deux mentons, ils disposeront de 8 visages […] Fais le calcul : pour 10 traits, tu trouveras 1024 visages, et pour 30 traits, plus de 1 milliards de visages. »

A. Jacquard et M.-J. Auderset, Moi, je viens d’où ?, Le Seuil, 2002, p. 15

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Les caractères physiques

Vous savez tous qu’une espèce est un groupe d’individus qui se ressemblent et qui peuvent avoir une descendance féconde. Cela signifie que les petits pourront se reproduire à leur tour quand ils seront en âge de le faire. Vous avez remarqué que la définition d’espèce comprend deux parties : le critère de ressemblance et le critère de fécondité. Le critère de ressemblance fait appel aux caractères physiques des individus appartenant à l’espèce étudiée. Certains des caractères des individus sont communs à tous les individus de l’espèce. Mais d’autres sont des traits particuliers à un individus alors que d’autres encore se retrouvent dans des familles, des groupes… Nous allons apprendre à distinguer ces différents caractères et apprendre un peu de vocabulaire. C’est très utile le vocabulaire pour construire une réflexion.

Au passage nous allons commencer à réfléchir à la position de l’espèce humaine dans le règne animal. La première chose à faire est d’essayer de définir l’espèce humaine. Vous allez voir que ce n’est pas si facile qu’on le pense 🙂

Voilà pour la courte introduction au premier chapitre. Il est maintenant temps de nous mettre au travail.

Commencer le chapitre

Vocabulaire de 3ème

Espèce : Une espèce est un groupe d’individus qui se ressemblent et qui peuvent avoir une descendance féconde.

Caractère spécifique : Un caractère spécifique est un caractère propre à une espèce.

Caractère acquis : Un caractère acquis est un caractère physique qui apparaît au cours de la vie. Il dépend de l’environnement et peut être réversible.

Caractère héréditaire : Un caractère héréditaire est un caractère physique présent dans (presque) toutes les générations d’une famille et qui est indépendant de l’environnement.

Fécondation : 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.

Information génétique : L’information génétique est l’information codée dans les cellules qui permet l’expression des caractères physiques non acquis d’un individu.

Caryotype : Un caryotype est une présentation ordonnée des chromosomes d’une cellule. (C’est un caractère spécifique).

Syndrome : Un syndrome est un ensemble de troubles physique et/ou mentaux.

Anomalie chromosomique : Une anomalie chromosomique est une anomalie dans le nombre ou la taille des chromosomes.

Trisomie : Une trisomie est une anomalie chromosomique caractérisée par la présence de trois chromosome à la place d’une paire.

Monosomie : Une monosomie est une anomalie chromosomique caractérisée par la présence d’un chromosome à la place d’une paire.

Délétion : Une délétion est une anomalie chromosomique caractérisée par la perte d’un morceau de chromosome.

Gène : Un gène est un morceau de chromosome qui code pour un caractère héréditaire.

Allèle : Un allèle est une version d’un gène.

Génotype : Le génotype d’un individu correspond à la combinaison d’allèles qu’il porte.

Phénotype : Le phénotype correspond à l’ensemble des caractères physiques d’un individu.

Microbe : Un microbe est un organisme vivant invisible à l’œil nu (observable uniquement au microscope). On utilise parfois le synonyme micro-organisme.

Protozoaire : Un protozoaire est un animal unicellulaire.

Contamination : La contamination la transmission d’un microbe pathogène à un environnement ou un individu. (Pour les microbes du microbiote, on parle de transmission).

Muqueuse : Une muqueuse est une surface qui recouvre les cavités externes de l’organisme.

Infection : Une infection est la prolifération de microbe dans l’organisme.

Phagocytose : La phagocytose est un mécanisme qui permet de lutter contre l’infection en digérant les éléments étrangers.

Fièvre : La fièvre est une élévation contrôlée de la température corporelle. Pour parler de fièvre, il faut que la température dépasse 37,8°C.

Système immunitaire : Le système  immunitaire est un ensemble d’organe qui permet de lutter contre les microbes.

Antigène : Un antigène est une molécule reconnue étrangère par le corps et qui provoque une réaction immunitaire spécifique.

Anticorps : Un anticorps est une molécule produite par les lymphocytes B pour inactiver un antigène et provoquer sa destruction par phagocytose.

Séropositif : Une personne séropositive est une personne dont le sérum contient des anticorps spécifiques d’un antigène donné.

Immunodéficience : Une immunodéficience est un affaiblissement du système immunitaire.

Asepsie : L’asepsie consiste à éviter la contamination d’un objet ou d’une personne.

Antisepsie : L’antisepsie consiste à éviter l’infection.

Sérothérapie : La sérothérapie consiste en l’injection du sérum d’un animal ou d’un humain immunisé contre une maladie pour aider une personne à neutraliser un agent infectieux.

Vaccination : La vaccination consiste en l’injection d’un antigène pour provoquer une réaction de mémoire immunitaire chez la personne vaccinée. La vaccination est une méthode préventive.

Antibiotique : Les antibiotiques sont des molécules généralement d’origine naturelle qui détruisent les bactéries.

Immunité : On appelle immunité la capacité du corps à se défendre contre des éléments étrangers et notamment les microbes.

Un premier bilan

DES CARACTÈRES PHYSIQUES

« Tous pareils, tous différents. » André Langaney

I. LES CARACTÈRES SPÉCIFIQUES ET LEURS VARIATIONS INDIVIDUELLES.

Une espèce est un groupe d’individus qui se ressemblent et qui peuvent avoir une descendance féconde.

Tous les individus d’une même espèce ont des caractères physiques communs qu’on ne retrouve pas chez les autres espèces. Ce sont des caractères spécifiques. Un caractère spécifique est un caractère physique propre à une espèce.

Les caractères spécifiques humains sont, entre autres : la bipédie exclusive, un cerveau très développé, un langage à double articulation et des empreintes digitales.

Au sein d’une espèce, les individus sont différents en raison des variations individuelles des caractères spécifiques. Tous les êtres humains ont des empreintes digitales, mais elles sont différentes chez chaque être humain.

II. CARACTÈRES HÉRÉDITAIRES ET CARACTÈRES ACQUIS.

Un caractère héréditaire est un caractère physique qui est présent dans presque toutes les générations d’une famille et qui est indépendant de l’environnement.

Exemples : Couleur de la peau, des cheveux…

Un caractère acquis est un caractère physique qui apparaît au cours de la vie. Il dépend de l’environnement et peut-être réversible.

Exemples : Bronzage, masse corporelle, cicatrice…

Exemples de rédaction :

La capacité à rouler la langue en U est un caractère physique. On voit qu’il est présent dans toutes les générations de la famille d’Arthur et c’est indépendant de l’environnement. On peut supposer que c’est un caractère héréditaire.

Le bronzage est un caractère physique qui dépend de l’environnement et qui est réversible. C’est donc un caractère acquis.

Rappel : Un individu est conçu lors de la fécondation. 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.

LES CHROMOSOMES, SUPPORT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE

I. L’INFORMATION GÉNÉTIQUE.

Les caractères héréditaires et leurs variations sont présents dès la naissance. Ils se mettent en place lors de la grossesse. On peut supposer qu’ils existent sous forme codée dans la cellule-œuf. On appelle information génétique l’information qui permet à un individu de se construire. C’est le plan de l’individu.

II. LA LOCALISATION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE.

Des expériences de transfert de noyaux entre cellules-œufs ont permis de montrer que l’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-œuf. Des expériences complémentaires ont montré que toutes les cellules de l’organisme possèdent l’intégralité de l’information génétique de l’organisme mais elle n’en exprime qu’une partie.

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

Comment résumer tout cela en quelques phrases ?

Le physique d’un individu est un mélange de caractères. Il possède les caractères de son espèce et des variations qui lui sont propres. Ces caractères dépendent de son information génétique portée par les chromosomes dans le noyau de chacune de ses cellules. Certains caractères dépendent eux de l’environnement. Ce sont les caractères acquis.

Pour faire encore plus simple, le physique d’un individu dépend de son information génétique et de son environnement.

Premier bilan C1 et 2

Séance suivante

« Tous pareils, tous différents ». 2- Tous différents

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. Qui veut faire le petit rappel ? »

Samuel et Léo : « Moi monsieur ! Moi ! »

Max : « Choix ô combien cruel ! Léo… »

Léo : « Nous avons vu que tous les êtres humains sont pareils grâce à la classification de l’Homme sous forme de groupes emboîtés parmi les Vertébrés. »

Max : « C’est un bon résumé 🙂 Samuel, peux-tu en dire plus ? »

Samuel : « Ce n’est pas facile… L’Homme a un squelette en os. Ses nageoires charnues sont transformées en membres. Il a des poils et une paire de mamelles thoraciques. Il a des ongles aussi. Mais là, j’ai parlé des Primates. Parmi les Primates il se distingue par le fait qu’il se tient debout et qu’il a un cerveau très développé. J’espère n’avoir rien oublié. »

Max : « Tu n’as rien oublié Samuel 🙂 C’est très bien. »

Léo : « Monsieur Max, j’ai bien étudié ma leçon et je crois que j’ai d’autres caractères physiques qui distinguent l’Homme des autres primates. »

Max : « Je t’écoute Léo. »

Léo : « Il est pas très poilu. Même que parfois on lit que c’est ‘un singe nu‘. Et puis ses pouces des pieds ne sont pas opposables aux autres doigts. »

Max : « Très bien Léo. »

Samuel : « Et puis il a la face plate ! L’orang-outan ou le babouin ont comme un museau ! »

Max : « C’est vrai aussi ! Vous venez de compléter la liste des caractères spécifiques humains. »

Léo : « Les caractères spécifiques ? C’est comme cela qu’il faut appeler les caractères qu’on ne trouve que dans une seule espèce ? »

Max : « Oui Léo. Nous le noterons dans la leçon. Maintenant parlons des différences… »

Léo : « Pfff… Ce n’est pas facile à expliquer… »

Max : « Prenez des exemples si cela vous parait plus facile. »

Samuel : « Il y a des tas de caractères physiques qui varient légèrement ou beaucoup selon les individus : la taille, la musculature, la couleur des yeux, des cheveux, de la peau… »

Léo : « Et en combinant toutes ces variations on arrive à des individus uniques. »

Max : « Je prendrais un dernier exemple. A ma connaissance, les humains sont les seuls Primates qui ont des empreintes digitales. »

Léo : « C’est un caractère spécifique alors ! »

Samuel : « Mais chaque être humain a ses propres empreintes digitales ! Nous avons expliqué le paradoxe du début ! Nous sommes bien tous pareils et tous différents ! »

Max : « Et oui 🙂 Bien, prenez vos cahiers et notons la leçon. »

Note de Max : Pour des raisons pratiques je préfère que cette leçon se trouve dans un autre article. Cliquez sur le lien 🙂

Séance suivante

Correction de l’activité

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits 🙂 Nous allons corriger l’étude de documents que vous avez faite lors de la dernière séance puis je vous rendrai vos copies. »

Léo : « On a des bonnes notes monsieur Max ? »

Max : « Je ne dirais rien d’autres que la moyenne de la classe est de 20/20…  Je vais faire la correction. Prenez vos cahiers et notez ! »

Correction de l’activité

Le premier caractère est la capacité à rouler la langue en U. Elle dépend de la présence de petits muscles contrôlant les mouvement de la langue. Ce caractère n’est pas réversible. En étudiant l’arbre généalogique de la famille d’Arthur je vois que dans toutes les générations de la famille il y a au moins un individu pouvant rouler la langue en U. J’en conclus qu’il est probable que ce caractère soit héréditaire.

Les trois autres caractères sont : le développement musculaire, le saturnisme et le bronzage. Ils dépendent tous les trois de l’environnement. En effet, le saturnisme dépend de l’exposition au plomb, le développement musculaire dépend de la pratique du sport et le bronzage dépend de l’exposition au soleil. Ces caractères ne sont pas transmis à la descendance. Et on sait qu’ils sont réversibles. Il existe un traitement pour soigner le saturnisme. La masse musculaire diminue si on arrête de pratiquer le sport et le bronzage s’estompe quand on ne s’expose plus au soleil.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »

Max : « Vous venez de découvrir deux types de caractères : les caractères héréditaires et les caractères acquis. »

Samuel : « Monsieur Max, pourriez-vous définir ces caractères ? »

Max : « Je vais le faire dans la leçon. J’ajouterais des exemples de rédactions. Cela pourra vous aider pour la prochaine évaluation 🙂 »

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 ! »

Séance suivante

La localisation de l’information génétique

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

Léo (à Samuel) : « Tu vois ! Il y a interro ! »

Max : « Vous allez réciter par cœur la démarche expérimentale. En respectant la mise en page ! Vous avez 10 minutes ! »

Trois minutes plus tard…

Samuel et Léo : « Fini ! »

Max : « Je ramasse… A ce que je vois vous connaissiez votre leçon. C’est bien. Je suis fier de vous. Nous allons pouvoir passer au petit rappel. »

Léo : « Moi monsieur Max ! »

Max: « Je t’écoute Léo ! »

Léo : « Nous avons vu que pour se construire à partir de sa cellule-œuf un individu doit avoir une information génétique. Elle code ses caractères héréditaires et leurs variations. »

Max : « Très bien Léo. Aujourd’hui nous allons nous demander où l’information génétique est-elle localisée ? Avez vous des hypothèses ? »

Samuel : « Moi monsieur Max ! »

Max : « Je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Ben… Le nouvel individu va ressembler à son papa et à sa maman. Or, lors de la fécondation il n’y a que le noyau du spermatozoïde qui rentre dans l’ovule. Alors je suppose que l’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-œuf et qu’elle vient de l’information génétique du papa et de la maman. »

Max : « Alors là tu m’impressionnes Samuel ! Ton hypothèse est très bien argumentée ! Bravo ! Nous allons donc supposer que l’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule. Comment pourrions-nous vérifier cela ? »

Léo : « Si on pouvait changer les noyaux des cellules-œufs… »

Max : « Oui Léo, continue… »

Léo : « Si on changeait le noyau d’une cellule-œuf, on changerait les caractères héréditaires de l’individu ! »

Max : « Très bien Léo ! Nous allons tout reprendre. Pour le moment nous avions réfléchi avec l’ensemble des caractères de l’individu. Nous allons réduire à un caractère. Voici une observation… En croisant entre elles des souris blanches, nous obtenons 100% de souris blanches. On peut affirmer qu’il existe, dans les cellules-œufs de ces souris une information génétique qui code pour ce caractère. Il en est de même pour des souris grises. »

Léo : « Alors nous pouvons dire que l’observation est : On sait qu’il existe une information génétique dans la cellule-œuf de ces souris qui code pour la couleur du pelage. »

Samuel :  » Et le problème est : Où, dans la cellule-œuf, cette information est-elle localisée ? »

Max : « Vous êtes bien partis 🙂 Maintenant vous allez sortir une feuille, mettre votre prénom et faire la suite de la démarche expérimentale grâce au document suivant. »

Doc. 1 : Expérience de transfert de noyau chez les souris (Hachette éducation)

Max : « Oui Léo, c’est noté. »

Samuel : « Pfff ! Deuxième interro le même jour ! »

20 minutes plus tard…

Max : « Nous pouvons corriger. »

Observation : On sait qu’il existe, dans la cellule-œuf d’une souris, une information génétique qui code pour la couleur du pelage.

Problème : Où cette information génétique est-elle localisée ?

Hypothèse : On suppose que l’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-œuf.

Expérience :

Protocole :

On prend une cellule-œuf de souris blanche et une cellule-œuf de souris grise et on échange leur noyau. On obtient une cellule-œuf mixte 1 constituée d’une membrane et d’un cytoplasme de lignée grise et d’un noyau de lignée blanche,  et une cellule-œuf mixte 2 constituée d’une membrane et d’un cytoplasme de lignée blanche et d’un noyau de lignée grise. La cellule-œuf mixte 1 (noyau ‘blanc’) est implantée dans l’utérus d’une souris grise et la cellule-œuf mixte 2 (noyau ‘gris’) est implantée dans l’utérus d’une souris blanche.

Résultats :

La souris grise dans laquelle on a implanté une cellule-œuf mixte contenant un noyau de lignée blanche donne naissance à une souris blanche. La souris blanche dans laquelle on a implanté une cellule-œuf mixte contenant un noyau de lignée grise donne naissance à une souris grise.

Interprétation :

Après l’implantation d’une cellule-œuf mixte dans l’utérus d’une souris blanche, celle-ci donne une souris grise car le noyau provenait d’une cellule-œuf de souris grise.  Après l’implantation d’une cellule-œuf mixte dans l’utérus d’une souris grise, celle-ci donne une souris blanche car le noyau provenait d’une cellule-œuf de souris blanche.

Conclusion : La couleur du pelage dépend uniquement du noyau. L’hypothèse est validée. L’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-œuf.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Léo : « Non monsieur Max. »

Max : « Alors nous pouvons noter la leçons. Vous verrez, elle n’est pas bien longue 🙂 « 

II. LA LOCALISATION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE.

Des expériences de transfert de noyaux entre cellules-œufs ont permis de montrer que l’information génétique est localisée dans le noyau de la cellule-œuf. Des expériences complémentaires ont montré que toutes les cellules de l’organisme possèdent l’intégralité de l’information génétique de l’organisme mais elle n’en exprime qu’une partie.

Max : « Bien, vous pouvez ranger vos affaires. Et n’oubliez pas de bien réviser.  »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! « 

Séance suivante

Compétences évaluées :

Activité Localisation de l’IG

Le caryotype

Max : « Bonjour à tous, enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Qui veut faire le petit résumé de début de cours ? »

Samuel : « Moi monsieur Max, je veux bien. »

Max : « Samuel, nous t’écoutons. »

Samuel : « Nous avons vu que tous les individus d’une même espèce ont des caractères physiques communs appelés caractères spécifiques. Mais il peuvent varier, ce qui explique les différences entre individus d’une même espèce. Il y a aussi les caractères héréditaires et les caractères acquis. Nous avons également vu que les caractères héréditaires sont codés dans les cellules sous la forme d’une information génétique. Cette information génétique est localisée dans le noyau des cellules et elle est portée par le filament d’A.D.N. qui peut se condenser en chromosomes. »

Max : « Très bien Samuel ! »

Léo : « Monsieur Max, Samuel n’a pas donné les définitions de caractères héréditaires et de caractères acquis ! »

Max : « Tu peux nous les rappeler Léo. »

Léo : « Un caractère héréditaire est un caractère physique présent dans presque toutes les générations d’une famille et indépendant de l’environnement. Un caractère acquis est un caractère physique qui peut apparaître au cours de la vie en fonction de l’environnement. Il peut être réversible. »

Max : « Bravo à tous les deux ! Nous pouvons commencer la leçon du jour. »

Samuel : « Monsieur Max, j’ai une question avant ! Je peux la poser ? »

Max : « Bien sûr Samuel. »

Samuel : « Monsieur Max, combien y a-t-il de chromosomes dans une cellule de petitours ? »

Max : « Bonne question Samuel, mais nous n’étudierons pas les petizours. Nous allons nous demander : Combien y a-t-il de chromosomes dans une cellule humaine ? Comment pourrions nous faire pour trouver la réponse à ce problème ? »

Léo : « Monsieur Max, je crois savoir comment faire. Mais je ne sais pas si c’est vraiment possible… »

Max : « Propose Léo, nous verrons bien. »

Léo : « Nous avons vu que les chromosomes sont visibles à certains moments de la vie de la cellule. Nous pourrions prendre une cellule à l’un de ces moments et la faire éclater. Ensuite on étalerait le contenu et, grâce à un microscope, on pourrait compter les chromosomes. »

Max : « C’est exactement ça ! Bravo Léo ! Nous obtenons ce genre de document… »

Photographie de chromosomes étalés observés au microscope optique après coloration. Photographie de chromosomes étalés observés au microscope électronique.

Samuel : « J’en ai compté 46 ! »

Léo : « Et on voit qu’ils n’ont pas tous la même taille ! »

Max : « C’est exact. En étudiant attentivement ces photographies, nous verrions qu’il y a presque toujours 2 chromosomes qui font la même taille. »

Léo : « On pourrait en faire des paires alors ! »

Samuel : « Et nous pourrions ranger ces paires par taille décroissante. Les scientifiques aiment bien ranger, trier ou classer  🙂 « 

Max : « C’est vrai Samuel, tu as bien compris les scientifiques. Si nous apparions les chromosomes et que nous rangeons les paires par ordre décroissant de taille nous obtenons un caryotype. »

Léo : « Monsieur Max, qu’est ce qu’un caryotype ? »

Max : « Un caryotype est une représentation ordonnée des chromosomes d’une cellule. En voici deux… »

Léo : « Monsieur Max, vous n’avez encore pas mis de titre ! »

Max : « Je sais Léo. J’allais vous demander de les donner. Pour réviser la méthode… »

Samuel : « Le titre doit donner la nature du document, indiquer l’objet représenté et préciser si on a utilisé une technique particulière. »

Léo : « Ce sont des photographies de caryotypes réalisés à partir d’une cellule de femme (à gauche) et d’homme (à droite). »

Max : « Très bien Léo ! »

Samuel : « Monsieur Max ! On voit que les caryotypes des hommes et des femmes ne sont pas identiques ! »

Max : « Oui Samuel. Quelles sont les points communs et les différences ? »

Léo : « Il y a 22 paires de chromosomes identiques sur les deux caryotypes. Mais il y a une paire appelée XX chez la femme et un chromosome X et un Y chez l’homme. »

Samuel : « Monsieur Max, l’origine de la différence entre les femmes et les hommes vient de là ? »

Max : « Oui  🙂 Un petit bout de chromosome en moins et vous êtes un homme ! Mais je reviens sur ce qu’a dit Léo. Les deux chromosomes d’une paire ne sont pas identiques. Nous le verrons plus tard. Nous dirons qu’ils sont homologues. « 

Léo : « Monsieur Max, toutes les cellules d’un individu ont-elles le même caryotype ? »

Max : « Absolument Léo ! Avez-vous d’autres questions ? »

Samuel : « Pas pour le moment… »

Léo : « Moi non plus. Il faut que j’apprenne la leçon et peut-être qu’après j’aurai des questions. »

Max : « Bien. Alors nous pouvons noter la leçon. »

L’ORGANISATION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE

I. LE CARYOTYPE.

Pour dénombrer les chromosomes d’une cellule il faut la faire éclater, étaler son contenu, et le photographier. On voit alors 46 chromosomes pour une cellule humaine. Ces chromosomes sont de tailles variables mais on remarque qu’il y en a presque toujours deux de la même taille. Il est donc possible de les associer par paires et de ranger ces paires par ordre décroissant de taille. On obtient alors un caryotype.

Un caryotype est une représentation ordonnée des chromosomes d’une cellule.

Le caryotype humain montre 46 chromosomes regroupés en :

– 22 paires de chromosomes homologues ;

– 2 chromosomes sexuels :

identiques chez la femme (XX)

différents chez l’homme (XY).

Max : « Des questions ? … Non ? Alors je vais vous montrer comment rédiger les réponses à des questions classiques d’interrogation. »

Ce caryotype est-il celui d’un être humain (justifier votre réponse).

Quel est le sexe de l’individu dont le caryotype vous est présenté sur le document ci-dessous ? (Justifier votre réponse).

On voit 22 paires de chromosomes homologues et deux chromosomes sexuels. C’est donc un caryotype humain.

Les deux chromosomes sont de tailles différentes (XY). C’est donc le caryotype d’un homme.

Max : « Voilà pour aujourd’hui. Apprenez bien vos leçons. Vous pouvez ranger vos affaires. »

Complément :

Le nombre de chromosomes varie selon les espèces. C’est la fougère Ophioglossum reticulatum qui en a le plus avec 1440 chromosomes. Le moustique d’Égypte n’en a que six.

Mousqtique d’Egypte (Aedes aegypti, Linnaeus 1762)

Ophioglossum reticulatum, Linneaus, 1753

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