Formation Accompagnement des nouveaux programmes de terminale Cavaillon

Formation Accompagnement des nouveaux programmes de terminale Cavaillon, lycée Ismaël Dauphin BIANCHI Véronique, M. M. Fourcade, Gardanne MARTIN-MALIVEL Julie, J. Vernet, Avignon VIDES Paulo, lycée M Genevoix, Marignane VOLAND Sébastien, J. Monnet, Vitrolles 1

Jeudi 5 mars 2020 , première journée de formation. 9 h: Présentation du programme de terminale. - Eléments de cadrage. - Eléments de mise en œuvre. Focus sur deux thèmes, le stress, le climat et la bio-informatique 11 h: Intervention d’Eric Lecoix, informations institutionnelles et questions. 13 h 30: Réflexion en ateliers thématiques Conception de scénario pédagogiques sur la partie génétique et évolution et/ou géologie. Propositions d’alternatives et temps d’échange. 2

Mercredi 8 Avril 2020 , seconde journée de formation Intervenants : - Monsieur LARDEAUX Jean-Marc, Professeur de Géologie à l'Université Sophia Antipolis de NICE (jean-marc. lardeaux@unice. fr), qui abordera les principaux cycles orogéniques tels que l’on peut les déduire de l’étude de la carte de la FRANCE au millionième, Monsieur de GARIDEL-THORON Thibault (garidel@cerege. fr), Chargé de Recherche et/ou Madame VIDAL Laurence (vidal@cerege. fr), Chargée de recherche, au CEREGE implanté au plateau de l’Arbois, qui discutera des climats passés de la Terre, afin de les appréhender pour agir aujourd’hui et demain. - Madame CAUSSE Mathilde (mathilde. causse@avignon. inra. fr), Directrice de Recherche DR 1 à l'INRA d’Avignon qui présentera l’épopée scientifique de la plante sauvage à la plante domestiquée. - Monsieur GILLES André, Maître de conférence à l’Université d’Aix-Marseille (andre. gilles@univ-amu. fr) qui s’intéressera à la question suivante : « Comment et pourquoi l’information génétique évolue-t-elle au cours du temps au sein des espèces et des populations. » , 3

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE 4

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Des préambules inchangés qui renforcent la continuité 1 ere Tale SPECIALITE • Objectifs généraux de formation ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE • Objectifs généraux de formation • Mise en œuvre du programme • Suggestions pédagogiques -Réel complexe • Le numérique et les SVT -Place des mathématiques -Observation et expérimentation • Liens avec les autres disciplines -Histoire raisonnée des sciences scientifiques -Outils numériques • Enseignement de spécialité SVT et grand oral • Objectifs thématiques -Rubrique Histoire enjeux débats • Compétences travaillées (en continuité avec le socle commun du CLG) 5

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Des objectifs généraux toujours d’actualité SPECIALITE ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE • Renforcer les compétences • Comprendre la nature du savoir strictement scientifiques : savoir, scientifique et ses méthodes savoir-faire (approfondissement de d'élaboration la discipline) • Identifier et mettre en œuvre des • La formation citoyenne (esprit pratiques scientifiques, notamment critique, appréhender le monde à travers l'utilisation de savoirs et actuel dans une perspective (des savoir-faire mathématiques) scientifique) • Identifier et comprendre les effets • Préparer les élèves aux études de la science sur les sociétés et sur supérieures scientifiques et aux l'environnement. métiers de la science REMARQUE : Mise en relation souhaitable avec l’enseignement de philosophie 6

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Structuration des programmes SPECIALITE • La Terre, la vie et l’évolution du vivant ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE • Sciences, climat et société • Le futur des énergies • Les grands enjeux contemporains • Une histoire du vivant • Corps humain et santé 8

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Structuration des programmes SPECIALITE ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE Colonne de gauche: • Connaissances et notions fondamentales exigibles Colonne de gauche: • Savoirs exigibles Colonne de droite: • Capacités et attitudes pouvant être mises en œuvres • Activités proposées à titre d’exemple Pistes, suggestions NON OBLIGATOIRE NON EXHAUSTIF Colonne de droite: • Savoir-faire exigibles Objectifs incontournables en vue de l’évaluation Mais liberté dans les démarches 9

TERMINALE: enseignement de spécialité TERMINALE: enseignement scientifique 10

THÈME I LA TERRE, LA VIE ET L’ORGANISATION DU VIVANT. I. 1 GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION 6 semaines Nouveau Après l’écrit du BAC Anciens programmes de terminale I. 1. 1 L’origine du génotype des individus La conservation des génomes : stabilité génétique et évolution Le brassage des génomes à chaque génération : la reproduction sexuée des eucaryotes Comprendre les résultats de la reproduction sexuée : principes de bases de la génétique. Les accidents génétiques de la méiose. I. 1. 2 La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses I. 1. 3 L’inéluctable évolution des génomes au sein des populations. I. 1. 4 D’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant. I. 2 A LA RECHERCHE DU PASSÉ GÉOLOGIQUE DE NOTRE PLANÈTE. 3 semaines I. 2. 1 Le temps et les roches La chronologie relative La chronologie absolue I. 2. 2 Les traces du passé mouvementé de la Terre Des domaines continentaux révélant des âges variés. La recherche des océans disparus Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique.

THÈME II ENJEUX PLANÉTAIRES CONTEMPORAINS II. 1 DE LA PLANTE SAUVAGE À LA PLANTE DOMESTIQUÉE. 4 semaines II. 1. 1 L’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs. II. 1. 2 La plante productrice de matière organique. II. 1. 3 Reproduction de la plante entre vie fixée et mobilité II. 1. 4 La domestication des plantes. II. 2 LES CLIMATS DE LA TERRE : COMPRENDRE LE PASSÉ POUR AGIR AUJOURD’HUI ET DEMAIN 4 semaines II. 2. 1 Reconstituer et comprendre les variations climatiques passées. II. 2. 2 Comprendre les conséquences du réchauffement climatique et les possibilités d’action

THÈME III CORPS HUMAIN ET SANTÉ III. 1 COMPORTEMENT, MOUVEMENT ET SYSTÈME NERVEUX. 3 semaines III. 1. 1 Les réflexes III. 1. 2 Cerveau et mouvement volontaire. III. 2 PRODUIRE LE MOUVEMENT : CONTRACTION MUSCULAIRE ET APPORT D’ÉNERGIE. 2 semaines III. 2. 1 La cellule musculaire : une structure spécialisée permettant son propre raccourcissement. III. 2. 2 Origine de l’ATP nécessaire à la contraction de la cellule musculaire. III. 2. 3 Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d’énergie des cellules musculaires. III. 3 COMPORTEMENT ET STRESS : VERS UNE VISION INTÉGRÉE DE L’ORGANISME. 4 semaines III. 3. 1 L’adaptabilité de l’organisme. III. 3. 2 L’organisme débordé dans ses capacités d’adaptation.

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Des axes nouveaux qui se démarquent de la 1 ere §Génétique et évolution • Première : Variabilité, transmission et expression de l’info génétique à l’échelle cellulaire (sauf « Histoire humaine lue dans son génome » = populations) • Terminale : on passe à l’échelle des populations : brassage, complexification du génome, génétique des populations. §Notion de temps • Chronologie relative & coupure des temps géologiques, chronologie absolue, notion de temps géologique … • On s’appuie sur les objets géologiques vus en 1 ere pour reconstituer des histoires géologiques à partir d’indices. §Climats • Remobiliser des outils étudiés antérieurement (Collège, seconde, 1 ere, ES term) pour comprendre les variations climatiques passées • Analyser, comprendre, argumenter sur des exemples de conséquences du réchauffement, les stratégie d’adaptation et d’atténuation Education citoyenne, démarche de projet 14

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Corps humain et santé § Approche comportementale apparaît • Réactions en réponse à des stimulations (lien avec programme seconde) • Mais étudiés sous l’angle physiologique § Problématiques liées à l’énergie • Lien entre besoins en énergie (glucose) et contrôles hormonaux § Stress, vision intégrée • Vision intégrée des systèmes physiologiques qui permettent de maintenir des équilibres dans l’organisme 15

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Programme et baccalauréat SPECIALITE BO - note de service n° 2020 -032 du 11 -2 -2020 MENJ - DGESCO A 2 -1 https: //www. education. gouv. fr/pid 285/bulletin_officiel. html? cid_bo=149264 ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE BO - note de service n° 2019 -057 du 18 -4 -2019 MENJ - DGESCO A 2 -1 https: //www. education. gouv. fr/pid 285/bulletin_officiel. html? cid_bo=141192 • Epreuve écrite de 3 h 30, 15 points • Epreuve d’E 3 C de 2 h • 2 Exercices : -Mobilisation des connaissances 6 ou 7 points. -Raisonnement scientifique à partir de documents mis en relation avec des connaissances 8 ou 9 points. • Deux exercices interdisciplinaires. • Evalue les compétences : exploiter des documents, organiser, effectuer ou contrôler des calculs, rédiger une argumentation scientifique. • Question ouverte ou QCM • ECE, 1 h, 5 points ¼ de la note globale, coef 16 Argument pour légitimer les groupes • En classe de terminale, l'épreuve porte sur deux des trois thèmes du programme de terminale travaillés avant l'épreuve. 16

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Programme de Terminale Spécialité: Quelques spécificités § 1 er point de vigilance: Epreuves de spécialité qui se déroulent en Mars (rentrée des vacances de Février), écrit et ECE. Temps contraint (20 semaines, 120 heures) pour traiter tout le programme de spécialité ou parties imposées par le ministère Nécessité de développer des stratégies didactiques qui privilégient l’intégratif au cumulatif 17

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE Programme et grand oral § Un programme qui se prête pour chacune partie à des sujets intéressants, locaux, proches des élèves § Préparation intégrée dans les heures de cours après les épreuves de spécialité et d’ECE. 18

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE CADRAGE grand oral § Le candidat présente 2 sujets en lien avec les 2 spécialités prises isolement ou bien transversaux en lien avec les grands thèmes du programme de terminale. § 20 minutes de préparation et 20 minutes d’oral. Noté sur 20. Coefficient 10. § Interrogation sur l’exposé mais également sur tout point du cycle terminal. § En quoi le projet éclaire sur la poursuite d’études. 19

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LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Programme de Terminale Spécialité: Quelques spécificités BO - note de service n° 2020 -036 du 11 -2 -2020 MENJ - DGESCO A 2 -1 https: //www. education. gouv. fr/pid 285/bulletin_officiel. html? cid_bo=149115 § 2 eme point de vigilance: § Des points du programme ne seront pas évalués lors de l’épreuve écrite mais pourront être évalués lors du grand oral ou bien lors de l’oral de rattrapage. Il convient donc de les traiter au cours du troisième trimestre. BO spécial n° 2 du 13 février 2020. - La Terre, la vie et l’organisation du vivant, « d’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant » - Enjeux planétaires contemporains, « la domestication des plantes » et « comprendre les conséquences du réchauffement climatique et les possibilités d’action » - Corps humain et santé « L’organisme débordé dans ses capacités d’adaptation » 21

SPECIALITE ABANDONNEE • Epreuve écrite de 2 h, 20 points, coefficient 5 • 2 Exercices : -Mobilisation des connaissances -Raisonnement scientifique à partir de documents mis en relation avec des connaissances https: //eduscol. education. fr/cid 141765/sujetszero-bac-2021. html#lien 2 DIVERSITE DES SUJETS POSSIBLES - Qcm Synthèse avec documents de référence Synthèse sans documents Etude de documents avec utilisation de connaissances 22

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INFOS E 3 C Infographie ministère 26

INFOS E 3 C Infographie ministère 27

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE 28

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Des contraintes incontournables e s i u e q m m a r g ro p n e u i c a n e Nouv que de l’a r déma Volume horaire Entretenir et étayer le goût des sciences Une d e conte nsité des nus Développer des compétences manipulatoires Une obligation à traiter l’ensemble des notions du programme 29

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Programme de Terminale Spécialité: Quelques spécificités § Une opportunité nouvelle : un temps long avec les élèves en spécialité : 6 h hebdomadaires par élève. Plus de 160 heures annuelles §Comment organiser cet horaire ? § Structuration de la semaine : - 3 h effectif réduit, 3 h classe entière - 2 h effectif réduit, 4 h classe entière § Identifier les avantages et les pièges § Alignement nécessaire avec les SPC § Scénarios pédagogiques plus diversifiés, déclinable sous des formes différentes. § Travail de l’autonomie 31

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Les postures professionnelles attendues Une priorité : l’articulation des différents moments de classe dans un scénario unique. § Les séances de demi groupes et de classe entière doivent s’intégrer dans un scénario unique où chaque activité est à sa place dans la démonstration § Diversifier les démarches et les stratégies de chapitre § S’astreindre à une diversité des activités et des modalités de classe en groupe entier et en demi groupe 32

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Qu’est ce qu’un scénario pédagogique ? Quelles sont les connaissances à faire passer ? Comment les élèves vont-ils les intégrer ? Quelle construction des savoirs dans le cadre de la classe ? Transposition Didactique Scénario pédagogique Quels sont les processus d’apprentissage pouvant être mis en œuvre ? Démarches Quel(s) enchainement (s) logique(s) répond(ent) le mieux au sujet ? Organisation pédagogique Quelle(s) organisation (s) mettre en place ? Quel(s) enchainement(s) des moments de classe ? 33

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Programme de Terminale Spécialité La densité des contenus et le temps contraint imposent des choix didactiques éclairés: Approche intégrative qui associe des notions issues de différents thèmes EXEMPLES: -Trames intégratives inter-thèmes : «Brassages, complexification des génomes, évolution et diversification du vivant » avec «Plantes à fleurs et vie fixée » « Le temps et les roches » avec « les traces du passé mouvementé de la Terre » 36

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Programme de Terminale Spécialité La densité des contenus et le temps contraint imposent des choix didactiques éclairés: Eviter de traiter ce qui a déjà été vu… approfondir les concepts (cohérence verticale et horizontale) EXEMPLES: - Génétique et évolution, - Géodynamique interne - Climats Un enjeu : Assurer une remobilisation efficace et rapide des acquis antérieurs sans qu’elle soit chronophage (classes inversées, schémas bilans, activité de remobilisation) 37

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE REPARTITION HORAIRE SUR L’ANNEE THEME 1: LA TERRE LA VIE ET L’ORGANISATION DU VIVANT - 6 semaines (36 h) « Génétique et évolution » dont 1 semaine (6 h) pour la diversification non génétique. - 3 semaines (18 h) « A la recherche du passé géologique de notre planète » THEME 2: ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS - 4 semaines (24 h) « de la plante sauvage à la plante domestiquée » dont 2 semaines (12 h) pour la plante domestiquée. - 4 semaines (24 h) « les climats de la Terre, comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain » dont 2 semaines (12 h) pour agir aujourd’hui et demain. THEME 3: CORPS HUMAIN ET SANTE - 3 semaines (18 h) « Comportement, mouvement et système nerveux » - 2 semaines (12 h) « Produire le mouvement: contraction musculaire et apport d'énergie » - 4 semaines (24 h) « comportement et stress, vers une vision intégrée de l’organisme » dont 2 semaines (12 h) pour le stress chronique. 38

EXEMPLES D’ACTIVITES 39

Complexification des génomes : transferts horizontaux Enseignement spécialité terminale 1. Notions à construire 2. Démarche 3. Activités possibles VIDES Paulo LGT Maurice Genevoix Transferts horizontaux

1. Notions à construire • Des échanges de matériels génétiques constituent des transferts horizontaux. Ils sont très fréquents et ont des effets sur l’évolution des populations et des écosystèmes. • Les mécanismes des transferts horizontaux permettent des applications biotechnologiques. Extraire et organiser des informations d’un arbre phylogénétique pour identifier l’importance des transferts horizontaux Le numérique et les SVT : usage des bases de données scientifiques (bioinformatique). Analyse critique pour vérifier la légitimité des sources d’information. Transferts horizontaux

2. Démarche d’investigation autour du problème des biofilms • Les polysaccharides (dont les carraghénanes) permettent la mise en place d’un écosystème (surface de fixation naturelle) • Mais problème industriel et économique : entretien des coques de bateau couteux Transferts horizontaux

Situation-problème • Les algues rouges produisent des polysaccharides de la famille des carraghénanes. • De nombreuses bactéries vivent sur ces algues rouges pouvant utiliser cette source de carbone pour leur croissance. • On suppose que parmi ces espèces, certaines d’entre elles ont la capacité de métaboliser ces carraghénanes notamment grâce aux carraghénases. • Dans un laboratoire, à partir d’un échantillonnage de ces espèces, on cherche à déterminer la ou les espèce(s) produisant des carraghénases pour application industrielle : peinture anti-biofilm pour bateaux. Transferts horizontaux

3. Activités Deux axes : - A partir d’une base de données génétique spécialisée dans l’étude de génomes bactériens, déterminer la ou les espèce(s) aptes à être sélectionnées pour ce processus. - Puis une nouvelle problématique qui permettra d’amener à la notion de transfert horizontal. 1. Analyse bioinformatique sur le site du génoscope/microscope. Etayer l’esprit critique. 2. Expérimentation pratique de transferts horizontaux Remarque : il ne s’agit pas d’une fiche méthode élève mais une fiche détaillée pour les enseignants qui pourront donc concevoir une fiche méthode élève (conserver les espèces données en exemple afin d’éviter des recherches trop fastidieuses) Transferts horizontaux

3. Activités • Analyse bioinformatique (30 min ou moins si ateliers) Identification de la présence de gènes dégradant les carraghénanes chez certaines espèces bactériennes Aller sur le site de banque de données génétiques du genoscope http: //www. genoscope. cns. fr/agc/microscope/home/index. php Bactéries échantillonnées sur l’algue rouge à analyser : - Pseudoalteromonas sp. P 1 -25 Pseudoalteromonas arctica A 37 -1 -2 Pseudoalteromonas sp. Bsi 20311 Flavobacteriaceae bacterium S 85 Moritella marina ATCC 15381 Pseudoalteromonas sp TB 64 Transferts horizontaux

3. Activités Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 1. Aller dans la rubrique « genome comparative » et sélectionner « genome clustering » Transferts horizontaux

3. Activités Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 2. Choisir les génomes bactériens pour créer l’arbre phylogénétique Cliquer sur le crayon Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 3. Entrer le nom de chaque espèce bactérienne Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 3. Entrer le nom de chaque espèce bactérienne 1. Sélectionner la bactérie 2. Cliquer sur la flèche verte Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 3. Entrer le nom de chaque espèce bactérienne Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 4. Faire de même pour toutes les espèces bactériennes à étudier puis sauvegarder - Pseudoalteromonas sp. P 1 -25 - Pseudoalteromonas arctica A 37 -1 -2 - Pseudoalteromonas sp. Bsi 20311 - Flavobacteriaceae bacterium S 85 - Moritella marina ATCC 15381 - Pseudoalteromonas sp TB 64 Cliquer sur « save » Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides 5. Générer l’arbre phylogénétique Cliquer sur « compute tree » Transferts horizontaux

3. Activités possibles Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce 1. Sélectionner l’espèce bactérienne Cliquer sur la souche à analyser Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce 2. Recher la présence de carraghénases Aller sur « Search/Export » puis cliquer sur « Search by keywords » Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce 2. Recher la présence de carraghénases avec la base de données « gene annotation » Entrer le mot-clé du gène étudié « carrag » puis cliquer sur entrée Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce 2. Recher la présence de carraghénases 3 résultats donc présence de genes codant des carraghénases Cliquer sur la flèche « gene annotations » pour avoir des précisions Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce 2. Recher la présence de carraghénases 3. Répéter pour toutes les espèces présentes dans l’arbre phylogénétique et comparer la présence des gènes codant des carraghénases. Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Analyser la présence de gène(s) dégradant ces polysaccharides pour chaque espèce Bilan des recherches Souche Bactérienne Présence de « Carrag» avec la base de données « gene annotation » Flavobacteriaceae bacterium S 85 + Pseudoalteromonas sp. P 1 -25 + Pseudoalteromonas arctica A 37 -1 -2 - Pseudoalteromonas sp TB 64 + Moritella marina ATCC 15381 - Pseudoalteromonas sp. Bsi 20311 Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de données Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de données Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de données Cliquer sur la référence pour les détails Plus de résultats sur « Swissprot » que « gene annotation » , pourquoi? Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de donnée Détail d’un résultat sur le lien swissprot Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de donnée Détail d’un résultat sur le lien swissprot Données pertinentes : séquençage et structure 3 D disponibles Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de donnée Autre exemple de résultat Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Possibilité d’utiliser d’autres bases de données telle que « swissprot » afin d’étayer l’esprit critique sur les bases de donnée Autre exemple de résultat Données non pertinentes : séquence trop courte pour une enzyme Transferts horizontaux

3. Activités possibles Critiques et pistes de réflexions possibles sur les « Big. Data » : • Données publiées et disponibles mais parfois partielles et non vérifiées • Devoir d’analyse des données par expertise et recoupement des bases • Problème des algorithmes dans ce travail de recoupement : sélection avec ses erreurs, des métiers en perspective dans leur amélioration en sciences du vivant et ailleurs • Des résultats avec des degrés de pertinence variés • Accumuler des données et des informations sur une base de données ne suffit pas • Valable pour la bio-informatique comme pour d’autres bases de données « Big. Data » : réseaux sociaux et leurs stockage d’informations, bases de données gouvernementales etc… Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Bilan Présence du caractère « carraghénase » Trois espèces candidates pour l’élaboration d’une peinture anti-biofilm , Mais…. Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes Bilan Présence du caractère « carraghénase » On sait que : - Très peu de Pseudoalteromonas possèdent ces gènes codant les carrhagénases ; - ces gènes sont cependant présents chez toutes les espèces de Flavobactériacea. On observe que : - ce gène est absent ou présent dans des bactéries proches d’un point de vue phylogénétique (Pseudoalteromonas A 37 et TB-64). Comment les gènes codant les carraghénases ont pu être acquis par Pseudoalteromonas TB 64 alors que des espèces qui lui sont très proches ne le possèdent pas et que des phyllums beaucoup plus éloignés l’ont? Transferts horizontaux

3. Activités possibles Identification des espèces bactériennes dégradant les carraghénanes - Idée de mutations sur une souche non valable après analyse de l’arbre; - Echanges de gènes, hypothèse d’un transfert de gènes? - Hypothèse après débat oral sur documents Option 1 : exercice intégré avec documents historiques de la découverte des transferts horizontaux; Option 2 : Expérimentation de transfert d’ADN d’une bactérie à une autre (transformation bactérienne). Transferts horizontaux

3. Activités possibles Expérimentation pratique de transferts horizontaux 1 h 30 de manipulation, résultats en un jour ! 1. Rendre les bactéries compétentes, c’est-à-dire rendre leur membrane suffisamment perméable pour intégrer de l’ADN exogène. 2. Mettre les bactéries en présence d’ADN (sous forme de plasmide) avec qu’elles l’intègrent 3. Sélection des bactéries ayant intégré l’ADN exogène grâce à un gène marqueur, comme un gène de résistance à un antibiotique. Transferts horizontaux

3. Activités possibles Expérimentation pratique de transferts horizontaux 1 h 30 de manipulation, résultats en un jour ! 1 Bactéries sans Plasmide Boites + Ampicilline Pas de bactérie résistante car pas d’acquisition du gène amp. R 2 Bactéries + Plasmide (amp. R) Boites + Ampicilline Colonies ayant intégré le plasmide donc devenues amp. R - Kit proposé en collaboration entre l’APBG et Thermofisher (à simplifier sur le nombre de boites) - Faisabilité vérifiée dans un lycée -Produits de substitution possibles Transferts horizontaux

Conclusion ü Notion de transfert horizontal démontrée et construite ü Réponse à la problématique sur les Pseudoalteromonas ü Magistral dialogué : exemples plus classiques sur les OGM obtenus par la connaissance des transferts horizontaux et mise en relation avec la technique des plasmides et leurs gènes marqueurs. ü Dans les biofilms : taux de transferts horizontaux plus élevés car les gels polysaccharidiques permettent de créer des liens plus forts entre les bactéries : évolution de ces espèces, de ces populations changée dans cet écosystème particulier? Lien avec la suite des notions à aborder? Transferts horizontaux

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES EXTRAIT DU BO: PREAMBULE SECONDE PREMIERE TERMINALE

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES EXEMPLE 1: LES BLAST DE GENES APPLIQUES EN TERMINALE Continent américain: nombreuses espèces de papillons Héliconiinés à variabilité morphologique de leurs ailes. Quels sont les processus génétiques qui ont permis à ces espèces, phylogénétiquement éloignées, d’évoluer vers des morphotypes similaires en un même lieu ? Isolement reproducteur donc hasard de mutation ne peut être la seule explication. Hypothèse : Il y aurait des échanges de gènes entre les espèces (des introgressions) Donc, entre deux espèces, les gènes du mimétisme alaire devraient être identiques.

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Afin de vérifier un support génétique commun dans le phénotype des ailes, Blaster le gène Optix de l’un dans le génome de l’autre. Base de données NCBI: hypothèse vérifiée.

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES EXEMPLE 2: LES BLAST DE PROTEINES APPLIQUES EN TERMINALE On cherche à expliquer le phénomène biologique qui est à l’origine de la capacité à produire de la cellulose chez les Tuniciers. Recher, chez Ciona intestinalis, l’existence d’un gène homologue au gène de la cellulosesynthase présent chez Arabidospis thaliana. Activité : Blast de la séquence en acides aminés de la cellulose-synthase d’Arabidopsis thaliana contre toutes les séquences en acides aminés de Ciona intestinalis. Site NCBI, base de données.

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 1 - Se rendre sur le site de BLAST 2 - Sélectionner « Protein BLAST »

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 1 - Copier/Coller la séquence en acides aminés de la Ce. S d’Arabidopsis (au format FASTA !) 2 - Entrer le nom de l’espèce cible : Ciona intestinalis 3 - S’assurer que « blastp » est sélectionné 4 - Lancer l’alignement en cliquant sur « BLAST »

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES La recherche d’homologie chez Ciona intestinalis retourne deux résultats (qui correspondent en fait à la même protéine)

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES EXEMPLE 3: BASE DE DONNEES POLYVALENTE APPLIQUEES EN TERMINALE • Les algues rouges produisent des polysaccharides de la famille des carraghénanes. • De nombreuses bactéries vivent sur ces algues rouges pouvant utiliser cette source de carbone pour leur croissance. • On suppose que parmi ces espèces, certaines d’entre elles ont la capacité de métaboliser ces carraghénanes notamment grâce aux carraghénases. • Dans un laboratoire, à partir d’un échantillonnage de ces espèces, on cherche à déterminer la ou les espèce(s) produisant des carraghénases pour application industrielle : peinture anti-biofilm pour bateaux. Noms des especes données et disponibles. •

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES - A partir d’une base de données génétique spécialisée dans l’étude de génomes bactériens, déterminer la ou les espèce(s) aptes à être sélectionnées pour ce processus de biotechnologie. BASE DE DONNEES DU GENOSCOPE MICROSCOPE SPECIALISEE DANS LES BACTERIES: v CONSTRUCTION D’ARBRES PHYLOGENETIQUES A PARTIR D’ESPECES SELECTIONNEES v PRECISIONS SUR LES GENES PRESENTS POUR CES ESPECES v PRECISIONS SUR LES DONNEES PUBLIEES PAR LES CHERCHEURS v LIENS VERS D’AUTRES BASES DE DONNEES INTERNATIONALES POUR RECOUPER LES INFORMATIONS ET VERIFIER LEUR VALIDITE

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactériennes et identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides. 1 - Sélection des espèces de bactéries voulues pour l’étude

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactérienne et Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides. 2 - Générer l’arbre phylogénétique à partir des serveurs partagés des laboratoires

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Réalisation d’un arbre phylogénétique des différentes espèces bactérienne et Identification de la présence de gènes dégradant certains polysaccharides

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 3 - Utilisation des autres bases de données proposées par le site telle que « swissprot » pour déterminer la présence des gènes carraghénases :

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 3 - Utilisation des autres bases de données proposées par le site telle que « swissprot » pour déterminer la présence des gènes carraghénases : Données pertinentes: séquence et structure déterminée par une équipe de chercheurs. Donnée conservée: caractère présent pour cette bactérie.

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 3 - Utilisation des autres bases de données proposées par le site telle que « swissprot » pour déterminer la présence des gènes carraghénases : Données non pertinentes: séquence trop courte et structure non déterminée Donnée non conservée: caractère présent ou non pour cette bactérie ? ? Une donnée existante sur certaines bases mais invalide en l’état des recherches actuelles pour d’autres bases de données.

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES 4 - Arbre généré par la base de données complété par recoupement des informations d’autres bases de données scientifiques Poursuite de l’activité autour des transferts horizontaux et manipulation pratiques (voir Tribu pour l’activité et la progression complète).

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Critiques et pistes de réflexions possibles sur les « Big. Data » : • Données publiées et disponibles mais parfois partielles et non vérifiées • Devoir d’analyse des données par expertise et recoupement des bases • Problème des algorithmes dans ce travail de recoupement : sélection avec ses erreurs, des métiers en perspective dans leur amélioration en sciences du vivant et ailleurs • Des résultats avec des degrés de pertinence variés • Accumuler des données et des informations sur une base de données ne suffit pas • Valable pour la bio-informatique comme pour d’autres bases de données « Big. Data » : réseaux sociaux et leurs stockage d’informations, bases de données gouvernementales etc…

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES EXEMPLE 4 : BASE DE DONNEES DE FONCTIONS CELLULAIRES APPLICABLES DES LA SECONDE THE HUMAN PROTEIN ATLAS BASE DE DONNEE SIMPLE D’UTILISATION ET ACCESSIBLE PERMET DE: v DETERMINER LE TAUX D’EXPRESSION D’UN GENE DANS LES CELLULES DE L’ORGANISME v DETERMINER LES ORGANES EXPRIMANT CE GENE v DETERMINER LES ORGANITES IMPLIQUES

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Seconde « L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées » Mettre en relation des observations au microscope de globules blanc, neurones, cellules musculaires etc et les taux d’expression des gènes suivants grâce à la base de données : HBA 1 : gène à l’origine de l’hémoglobine qui permet de fixer le dioxygène My. H 8 : gène à l’origine de la myosine qui permet des déplacements intra- cellulaires DRD 2 : gène à l’origine du récepteur à la Dopamine qui permet de fixer les neurotransmetteurs IL 18 BP : gène à l’origine d’une interleukine responsable de la communication entre les globules blancs

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Exemple pour le gène HBA 1

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES Exemple pour le gène HBA 1

BIOINFORMATIQUE ET APPLICATION DANS LES NOUVEAUX PROGRAMMES CONCLUSION: ENRICHIR LES ACTIVITES NUMERIQUES DÉJÀ PRESENTES DANS NOS PRATIQUES AVEC LA BIOINFORMATIQUE ET BASES DE DONNEES PROPOSER CES RESSOURCES DANS LES STRATEGIES DE RESOLUTION COMME D’AUTRES SUPPORTS DÉJÀ CONNUS (ANAGENE ETC) DONNER AUX SVT UNE AUTRE DIMENSION NUMERIQUE: v. NOUVEAUX ENJEUX DE LA RECHERCHE DEPUIS LES PROGRES DU SEQUENCAGE GENETIQUE ET DES RESEAUX INFORMATIQUES v. ORIENTATION DES ELEVES VERS DES DOMAINES PORTEURS, COMBINAISONS PERTINENTES MATHS SVT ET/OU SVT SCIENCES DU NUMERIQUE!

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Atelier 1 • Concevoir un scénario pédagogique planifié illustrant au moins 1 des 7 items de la partie « Génétique et évolution » du programme de l’enseignement de spécialité. Atelier 2 • Concevoir un scénario intégrant l’utilisation de la carte géologique mondiale et de la chronologie absolue et relative pour reconstituer l’un des phénomènes géologiques du programme (impliqué dans une des étapes du cycle de Wilson): la partie « Les traces du passé mouvementé de la Terre » doit intégrer la partie « Le temps et les roches » . - Vous préciserez l’intégration des activités pratiques (nature, objectifs et volume horaire) imaginées dans la démarche. - Vous expliciterez la cohérence de votre démarche (outils, notions, limites) avec les programmes de spécialité de 1ère et de l’enseignement scientifique de terminale.

LES PROGRAMMES : ELEMENTS DE MISE EN OEUVRE Qu’est ce qu’un scénario pédagogique ? Quelles sont les connaissances à faire passer ? Comment les élèves vont-ils les intégrer ? Quelles compétence(s) à mettre en œuvre? Quelle construction des savoirs dans le cadre de la classe ? Transposition Didactique Scénario pédagogique Quels sont les processus d’apprentissage pouvant être mis en œuvre ? Démarches Quel(s) enchainement (s) logique(s) répond(ent) le mieux au sujet ? Organisation pédagogique Quelle(s) organisation (s) mettre en place ? Quel(s) enchainement(s) des moments de classe ? 100