Votre avis nous intéresse !

Vous lisez les Bio-Tremplins. 

Pour faire un bilan sur ce qu'ils vous ont apporté, je vous invite donc à  remplir un questionnaire ici (5-8 minutes ?)

Il vise à connaitre votre avis afin d'optimiser l'adéquation de cette publication électronique avec vos besoin.

Je vous encourage à y répondre ... d'autant plus que la question de la reconduction des Bio-Tremplins est en suspens.

… dans le fond que sont les Bio-Tremplins ?

La discipline de référence biologie subit une profonde mutation et les connaissances augmentent énormément : l’enseignement doit prendre en compte cette évolution. Cette publication électronique a été renommée Bio-Tremplins pour se distinguer d’un review qui « ferme le sujet » et mettre en évidence son rôle d’ouverture et d’incitation à accéder à la littérature primaire. Cette publication électronique veut être un lien, un tremplin entre la recherche, l'université et les maîtres de biologie. Sans tenter de vulgariser encore une fois ce qui l'est déjà dans des revues excellentes, il s'agit de sélectionner, de rassembler des recherches disparates sur un thème et de les mettre en perspective, mais aussi de faciliter pour les maîtres l'accès à la source des informations. Elle veut aussi être un pas – modeste – pour mettre au point les nouvelles façons dont les connaissances se construisent dans une société en mutation où la capacité à accéder à l'information et à se construire ses des connaissances est décisive et nécessite de nouvelles compétences.

L'an passé un tel questionnaire avait été proposé et le Bilan des Bio-Tremplins 2012 est ici.

Voir aussi

Expériment@l, un accès privilégié pour les enseignants

Si le cheval islandais a un répertoire d'allures plus étendu c'est à cause d'une mutation des systèmes de coordination locomotrice

Les chevaux peuvent adopter différentes allures : le pas, le trot, le galop, … Il en existe plusieurs autres (cf. wikipedia) comme l'amble ou le Tölt (cf fig. 1) que seules certaines races de chevaux comme le cheval islandais et Rocky parviennent à adopter. On a cru que ces chevaux avaient une capacité génétique en plus qui leur donne un répertoire plus large.
Une étude récente rapportée dans une news de Nature (Smith, K., 2012 ici) par  Andersson, L. S., et al. (2012)  établit le rôle crucial d'une mutation du gène DMRT3 pour permettre ces allures particulières. La mutation empêche le développement d'un réseau normal de coordination locomotrice dans la moelle. Ainsi un défaut de contrôle de la coordination rendrait possible ces allures qui sont inhibées dans la nature.

Fig 1: Seuls certains chevaux peuvent adopter cette allure particulière suite à une mutation (ici le tölt) [img] Source R.T. Sigurdsson/Arctic Images/ArcticPhoto

La coordination du pas est en partie gérée dans la moelle

Des générateurs rythmiques couplés dans la moelle épinière produisent les cycles d'activation des membres qui déterminent les allures principales chez les mammifères quadrupèdes.
Ces allures résultent de l'interaction entre ces différents générateurs dans la moelle - notamment l’inhibition des mêmes phases du mouvements simultanés des membres du même coté. On a aussi observé qu'ils peuvent fonctionner indépendamment de l'encéphale (cf Purves (2001)  Spinal Cord Circuitry and Locomotion) figure 2. 


Fig 2 : Des circuits dans la moelle épinière produisent les cycles d'activation des membres qui génèrent les allures principales et peuvent fonctionner même avec une section de la moelle reliant à encéphale. (ici  le chat) [img] source Purves

Normalement ces générateurs rythmiques sont couplés de manière a ce que les membres du même coté n'avancent pas en même temps. Ce contrôle semble absent ou réduit chez le cheval islandais.
Le cas de l'amble (avancer les deux pattes du même coté en même temps) semble plus complexe: des éleveurs américains arrivent à apprendre l'amble à des chevaux normaux. Le chameau ou la girafe utilisent cette allure parce qu'elle est plus efficace quand les pattes sont longues par rapport au corps (Kar, D. et al., 2003)..

Ces mécanismes spinaux permettent de comprendre des phénomènes affreux et tendres … qui font partie du monde des élèves ? 

C'est probablement ce qui se passe dans ces scènes difficiles à supporter (youtube) où une poule destinée à la casserole à qui on a coupé la tête volète et court – d'où l'expression anglaise "To run around like a headless chicken" . Il semble que le contact des pattes avec le sol (source) produise cet effet assez gore. C'est pourtant un cas  que les élèves pourraient avoir vu et sur lesquels ils pourraient interroger leur enseignant-e de biologie. Montrer qu'une compréhension des mécanismes neurobiologiques permet d'expliquer ce phénomène c'est donner du sens aux apprentissages peut-être ?


Ces mécanismes sont aussi à la base de la marche automatique qu'on teste chez les nouveaux-nés. Le site de l'unige  Ethologie.unige.ch le décrit comme  un exemple de FAP Fixed Action Pattern

Figure 3 : La marche automatique du nouveau-né est sous le contrôle des circuits spinaux   [img] source Ethologie.unige.ch
Cette marche automatique disparait ensuite. En effet, chez l'humain ce contrôle spinal de la locomotion semble jouer un bien moins grand rôle que chez les quadrupèdes.
"the reduced ability of the transected spinal cord to mediate rhythmic stepping movements in humans presumably reflects an increased dependence of local circuitry on upper motor neuron pathways. Perhaps bipedal locomotion carries with it requirements for postural control greater than can be accommodated by spinal cord circuitry alone."  Purves (2001).

Une mutation non-sens très fortement associée à cette démarche spéciale.

Revenons à cette recherche sur les chevaux.  Pour déterminer ce qui distingue ces chevaux, Andersson et al. (2012) ont exploité les registres des éleveurs, obtenu leur ADN et effectué une analyse statistique pour chercher des corrélations entre gaitedness (la capacité de produire ces allures particulières) et les SNP sur l'ensemble du génome (genome-wide).
Une analyse d'association genome-wide révèle une association très significative entre  gaitedness et un SNP BIEC2_620109 sur le chromosome 23 (cf figure 3d).


Figure 3 : d) Une analyse  Genome-wide révèle une association très significative entre  "gaitedness" (la capacité à produire ces allures particulières) et le SNP BIEC2_620109 sur le chromosome 23 près de la localisation de la mutation DMRT3_Ser301STOP f) L'alignement de la protéine type sauvage (WT) et mutée pour DMRT3_Ser301STOP (MUT) avec d'autres organismes. L'étoile indique la mutation stop [img] source Andresson (2012)


Ils ont alors séquencé la zone et repéré une mutation près de ce SNP  la mutation DMRT3_Ser301STOP (cf. fig. 3 f) : une mutation non sens qui produit un codon stop prématuré et une protéine raccourcie. C'est probablement une protéine qui se fixe sur l'ADN et le régule (cf. UniProt J3SGP7)

Le  simple fait qu'on trouve - une fois de plus - cette protéine chez de nombreux autres organismes, mais avec des différences légères (et graduées : observez que le poisson est plus différent du cheval que nous) peut être relevé comme une confirmation de l'évolution. Ce n'est pas forcément inutile de bien montrer aux élèves les données qui démontrent solidement la réalité de l'évolution … Ils peuvent aller vérifier eux-mêmes sur UniProt par exemple

On peut vérifier et expérimenter en classe avec cette séquence !

On peut situer ces séquences  grâce a Mapviewer ici – pour bien montrer que le gène est sur le chromosome 23 du cheval par exemple.

On peut voir et aligner ces séquences DMRT3 dans UniProt - par exemple vérifier que cette séquence existe chez de nombreux organismes ici pour en sélectionner plusieurs et le aligner voire en faire un arbre (Cf formation BIST Scénario 5 : adapter pour DMRT3)

• Chez le cheval  J3SGP7
• Chez l'homme  Q9NQL9

UniProt sera mis à jour avec Andersson(2012) pour la prochaine release afin de vous informer mieux. Merci de leur réactivité.
On peut aussi noter que le nom de cette protéine (Doublesex- and mab-3-related transcription factor 3 ) a été donné avant qu'on connaisse ce rôle et qu'il parait moins opportun maintenant.  Comme d'avoir appelé du même nom amygdales des structures anatomiques de l'encéphale et du fond de la gorge parce qu'elles se ressemblaient- alors qu'ion ne connaissait pas leur fonction.  Facile d'être malin après.

C'est le traitement des données pas "l'ADN" qui permet de comprendre cette expérience

L'obtention des séquences pour tous les SNP connus ou le séquençage d'un fragment d'ADN est actuellement relativement bon marché et de l'ordre de la simple technique de labo; la simple description ne justifie plus une publication. Ce qui produit un savoir intéressant est le traitement des données qui se fait après, le travail de comparaison avec d'autres séquences issues des base de données qui a permis de mettre en évidence DMRT3 ici.
C'est aussi ce que nos élèves ont besoin de savoir pour comprendre une telle étude; Ce que nous dit un SNP qui diffère, comment un SNP proche nous informe sur une mutation qui n'est pas sur la séquence SNP,  ce que genome wide association a comme potentiel et comme limites, ce qu'on peut comprendre en observant l'alignement des séquences...

In silico puis in vivo : une vérification expérimentale du rôle de ce gène

Ces expériences in silico produisent des savoirs qui posent de nouvelles questions et mènent souvent à des expériences in vitro ou in vivo.
Pour vérifier le rôle présumé de DMRT3 – une corrélation n'est jamais une preuve très forte - les chercheurs ont entrepris de supprimer ce gène chez la souris pour observer les effets sur la coordination de la locomotion à la marche, la nage, etc. Ces expériences sont décrites ici (Andersson, L. S., et al 2012). En voici un extrait montrant l'effet désorganisateur sur les rythmes spinaux d'une souris homozygote mutée Dmrt3^-/-  " Our discovery positions Dmrt3 in a pivotal role for configuring the spinal circuits controlling stride in vertebrates."


Figure 5 i : Les rythmes spinaux des types sauvages  (WT) et mutée DMRT3_Ser301STOP (MUT) [img] source Andresson (2012)

Avec d'autres expériences en manipulant ce gène chez la souris cf. (Andersson, L. S., et al 2012) doi:10.1038/nature11399 les chercheurs montrent comment cette Dmrt3 est nécessaire pour le développement normal du réseau de coordination locomotrice dans la moelle : on voit par exemple l'effet sur les rythmes spinaux dans la figure 5. 
Les auteurs emploient le langage prudent des chercheurs pour dire que leurs résultats sont de solides indications que la mutation DMRT3_Ser301STOP joue un rôle causal  dans les allures du cheval.
"The remarkable association between the DMRT3 nonsense mutation and gaitedness across horse breeds, combined with the demonstration that mouse Dmrt3 is required for normal development of a coordinated locomotor network in the spinal cord, allow us to conclude that DMRT3_Ser301STOP is a causative mutation affecting the pattern of locomotion in horses."

La mutation qui réduit la coordination, mais rend possible le dressage de certaines allures du cheval.

On ne trouve ces allures particulières comme le tölt que chez certaines races comme le cheval islandais. Ces allures étant perçues comme un accroissement des possibles des passionnés équestre ont pu écrire que " Cette cinquième allure doit être innée, et non acquise, comme pour les chevaux de la race des Rocky Mountain Horse, ou les chevaux islandais." Wikipedia sur le tölt.  Il y aurait des gènes qui donneraient aux chevaux islandais une fonctionnalité supplémentaire. On imagine difficilement comment de tels gènes pourraient être apparus sans intervention extérieure et on sent les créationnistes s'approcher en se frottant les mains.
Ce que l'étude d'Andersson révèle est qu'il ne s'agit pas d'une fonctionnalité supplémentaire, mais d'une perte ou réduction des mécanismes de contrôle qui rend possible l'apprentissage des allures très particulières peu naturelles (normalement inhibées)  et ergonomiquement discutables. Il s'agit en fait d'un défaut qui rend possible un élargissement du répertoire d'apprentissage. Les islandais ont ensuite sélectionné ces individus mutés peut-être en pensant qu'ils avaient cela "dans le sang" qui veut dire génétique dans ce milieu. 
Un bel  exemple des interactions entre l'environnement et les gènes qu'il est difficile de comprendre dans la pensée déterministe un gène-une protéine-un caractère phénotypique.

Sources :

• Andersson, L. S., Larhammar, M., Memic, F., Wootz, H., Schwochow, D., Rubin, C.-J., … Kullander, K. (2012). Mutations in DMRT3 affect locomotion in horses and spinal circuit function in mice. Nature, 488(7413), 642‑646. doi:10.1038/nature11399
• Kar, D. ., Kurien Issac, K., & Jayarajan, K. (2003). Gaits and energetics in terrestrial legged locomotion. Mechanism and Machine Theory, 38(4), 355‑366. doi:10.1016/S0094-114X(02)00124-6
  
• Purves, Dale, George J. Augustine, David Fitzpatrick, Lawrence C. Katz, Mark S. Williams, and McNamara James O. Neuroscience.  Sunderland, MA, USA: Sinauer Associates, Inc., 2001.
  
• Smith, K. (2012). Horse gait traced to single mutation. Nature. doi:10.1038/nature.2012.11308

17 mai 2e Journée internationale de célébration des plantes

L'IMPORTANCE DES VÉGÉTAUX 2e Journée internationale de célébration des plantes Vendredi 17 mai Visites de laboratoires, 8h30-17h30, Sciences III Visite du Jardin botanique, 18h-19h30, Jardin botanique Partez à la découverte des sciences végétales à Genève! A l'occasion de la 2e Journée de célébration des plantes, des visites du Département de botanique et biologie végétale sont proposées comprenant une introduction aux enjeux de la recherche sur les végétaux, des ateliers et une visite de laboratoire. En soirée, ce sont les Conservatoire et Jardin botaniques de la Ville qui invitent le public à une visite guidée. + d'infos et inscriptions >>

Retrouvez les évènements pour le grand public de l'UNIGE sur www.unige.ch/public et abonnez-vous à cette newsletter sur: www.unige.ch/public/form Suivez-nous sur Twitter: www.twitter.com/UNIGEnews et rejoignez-nous sur Facebook: www.facebook.com/unigeneve

8h30-17h30 Au laboratoire de recherche
Durant la journée, le Département de botanique et biologie végétale
de l’Université de Genève ouvre ses portes.
Chaque visite (75 minutes) comprend:
• Introduction – les enjeux de la recherche sur les végétaux • Ateliers - «Nos domaines d’étude sous la loupe»
• Visite des laboratoires
Inscription préalable par e-mail (Nicolas.Szydlowski@unige.ch) ou par téléphone 022-3793128. Les visites commencent à 8h30, 10h, 11h30, 13h15, 14h45 et 16h15. www.unige.ch/sciences/biologie/biveg/
18h-19h30 Visite du Jardin botanique
En compagnie de deux guides, sur inscription au préalable par téléphone au 022-4185100 ou par e-mail (visites.cjb@ville-ge.ch). Rendez-vous au pavillon d’accueil place Albert-Thomas. http://ville-ge.ch/cjb/

Le défaut des yeux qui permet de voir mieux… la profondeur

Les araignées sauteuses chassent à vue avec deux yeux principaux performants qui ont une structure assez particulière composée de 4 couches. L'on pensait que cela leur permettait de produire une image nette depuis 3 cm — ∞ sans mécanisme d'accommodation. Ce qu'une étude récente montre est bien plus surprenant : l'aberration chromatique produirait un flou différencié en profondeur qui permet leur perception de la distance ! Il se trouve que la perception de la profondeur repose chez ces araignées sur la lumière verte, et les chercheurs ont pu produire un degré de flou différent en éclairant des mouches avec une lumière rouge qui focalise à une profondeur différente dans la rétine. Les araignées ont alors raté leur cible en sautant 10% trop près.

Les araignées ne voient pas bien... sauf certaines !

En général les araignées ont une vision assez médiocre. Beaucoup chassent en "écoutant" les vibrations de leur toile avec les pattes. Elles ont plusieurs (généralement 8) yeux simples (plutôt que composés comme les insectes).

Pourtant les araignées sauteuses ou saltatrices chassent à vue et ont deux yeux principaux performants (cf Fig 1) dont la structure est similaire aux nôtres avec une lentille et une rétine.

Fig 1: les araignées saltatrices ont deux yeux performants.  [ img ] source Youngsteadt, Elsa. (2012) Science/AAAS.

Blest, A. D., et al. (1981) avait déjà déterminé que ces yeux antérieurs médians (AM) ont une structure assez particulière chez les salticidés , composée de 4 couches, et de deux types de photorécepteurs ("verts" sensibles autour de 520 nm, et "ultraviolet" (UV) avec une sensibilité max vers 360 nm). La distance entre les couches correspond à l'aberration chromatique de la lentille équivalente (indice de réfraction 1.4): si la lumière verte d'un objet est focalisée  sur la couche I (proximale), les UV seront focalisés sur la couche IV (et III), distales.  Cf le wiki Evergreen Spiders and scorpions"

Fig 2: les araignées saltatrices ont deux yeux performants.  [ img ] source Evergreen edu  ici 

Il n'y a pas de mécanisme d’accommodation par déplacement ou modification du cristallin, mais une structure en escalier de la couche I qui permet selon Blest de produire une image nette depuis 3 cm — ∞, avec un mouvement de balayage des rétines.

L'aberration chromatique

L'aberration chromatique découle du fait que les rayons lumineux sont déviés différemment (les violets et bleus plus que les rouges)  lors du changement d'indice de réfraction sur les faces des lentilles .

Fig 3 : Les rayons lumineux sont déviés différemment selon leur couleur (longueur d'onde). Donc un contraste noir-blanc produit une image avec un liseré coloré    [ img ] source : http://www.aucoeurdelaplanete.com



Fig 4 L'aberration chromatique produit des défauts en photographie : cf les franges bleues et rouges sur cette image Les objectifs sont en général corrigés.  [ img ] sourcehttp://tpe-microscopie.byethost15.com

Une erreur optique que l'araignée utilise pour déterminer la distance de ses proies

Ce qu'une étude récente (Nagata, T.,et al. (2012) montre est bien plus surprenant : cette aberration chromatique serait la base de leur perception de la distance ( profondeur optique) !  En effet si l'image d'un objet est nette sur une couche de la rétine, il est flou sur une autre.  Cela parait être un défaut, mais en fait permet de mesurer la distance à laquelle se trouve l'objet !
Les chercheurs ont montré que la perception de la distance se fait dans les couches I et II qui sont sensibles au vert :  Nagata, T.,et al. (2012) montrent que c'est justement le degré de flou sur la couche II qui détermine la distance (Cf figure 5).
Puisque la perception de la profondeur repose sur la lumière verte, et les chercheurs ont pu produire un degré de flou différent en éclairant avec une lumière rouge qui focalise à une profondeur différente dans la rétine.


Fig 5: Un objet net en lumière verte sur une des couches de la rétine est flou dans une autre couche. En éclairant en rouge la scène les chercheurs conduisent les araignées à sauter systématiquement trop près  [ img ] source Science/AAAS


Ainsi éclairer avec une lumière rouge fait sauter les araignées systématiquement trop près de 10% environ. Cf la vidéo ici  3-D Vision for Tiny Eyes

De l'utilité d'un handicap ?

Pour Duane Harland, une spécialiste de la vision des araignées en Nouvelle-Zélande,  ces résultats expliquent l'utilité d'une image floue sur la rétine, mais montrent qu'un animal d'un demi-centimètre de long avec un cerveau plus petit que celui d'une mouche peut gérer une information visuelle complexe pour agir avec efficacité.  Comment ces araignées traitent l'information est encore un mystère.

Fig 6: Une araignée sauteuse genevoise qui a bien voulu s'abstenir de me sauter dans l'objectif (peut-être que le stage au frigo que je lui ai imposé a aidé à la convaincre ?) [ img ] source F.Lombard

Encore une fois la diversité que certains auraient envie d'appeler "défauts" a permis une adaptation remarquable... A quand l'autofocus adapté des salticides.

Sources :

• Blest, A. D., Hardie, R. C., McIntyre, P., & Williams, D. S. (1981). The spectral sensitivities of identified receptors and the function of retinal tiering in the principal eyes of a jumping spider. Journal of comparative physiology, 145(2), 227‑239. doi: 10.1007/BF00605035
  
• Dumas, C. (2012) La vision de la profondeur chez l’araignée sauteuse. (s. d.). sciencesetavenir.nouvelobs.com. Consulté 19 avril 2013, à l’adresse http://sciencesetavenir.nouvelobs.com/nature-environnement/20120130.OBS0119/la-vision-de-la-profondeur-chez-l-araignee-sauteuse.html
• Herberstein, M. E., & Kemp, D. J. (2012). A Clearer View from Fuzzy Images. Science, 335(6067), 409‑410. doi: 10.1126/science.1216887
  
• Nagata, T., Koyanagi, M., Tsukamoto, H., Saeki, S., Isono, K., Shichida, Y., … Terakita, A. (2012). Depth Perception from Image Defocus in a Jumping Spider. Science, 335(6067), 469‑471. doi: 10.1126/science.1211667
  
• Youngsteadt, Elsa. (2012). 3-D Vision for Tiny Eyes . ScienceNow 26 January 2012,
  

La plateforme   Expériment@l   vous offre l'accès a ces articles Comment  Obtenir un article mentionné : Get-a-doi

Mini-colloque de didactique de la biologie: Investigation et apprentissage scientifique

C'est gênant :  Ce colloque et cette conférence peuvent intéresser certains d'entre vous. mais d'habitude je diffuse  des informations concernant d'autres personnes !
C'est plus facile d'émettre des jugements positifs sur les autres. Disons que si je pensais que c'est mauvais je ne le ferais pas et que c'est mon collègue qui m'a poussé à présenter. Parce que ces résultats pourraient être utiles à ceux qui voudraient optimiser ou repenser leur enseignement en science - notamment en biologie. Et parce que les projets des étudiants sont généralement très intéressants.

Mini-colloque de didactique de la biologie: Investigation et apprentissage scientifique Mercredi 17 avril 2013 La démarche d’investigation apparaît depuis plusieurs années dans les plans d’études de sciences. Elle cherche à impliquer les élèves dans l’apprentissage scientifique, à stimuler leur esprit de recherche critique et à développer chez eux des compétences de résolution de problèmes. Comment mettre en œuvre de telles approches en classe ? Quels paramètres observer pour conduire les leçons ? Comment gérer l’autonomie des élèves tout en assurant des apprentissages d’un bon niveau ? Peut-on couvrir le programme sans imposer les questions et étouffer la curiosité des élèves ? Conférence d’ouverture: L'investigation : comment développer des connaissances scientifiques entre guidage nécessaire et autonomie de l'élève ? François Lombard 8h30 – 10h, Science II salle A50-B François Lombard est enseignant de biologie au Collège de Genève, chercheur à TECFA et chargé d’enseignement à l’IUFE. Il a récemment soutenu une thèse en Sciences de l’Education sur le thème de l’investigation en biologie. Présentation publique des projets des étudiants 10h30 – 12h , science II salle A50-B 13h30 - 17h, salle A50-A Après la conférence d’ouverture, les étudiants de 1ère et de 2e année présentent leur projets réalisés dans le cadre des ateliers de didactique de la biologie. Cette présentation intervient dans la validation de l’atelier. Tous les détails sur http://doiop.com/didabio13 Organisation: R. Kopp et F. Lombard

Formation des Enseignants du secondaire INSTITUT UNIVERSITAIRE DE FORMATION DES ENSEIGNANTS

Lombard, F. (2012). Conception et analyse de dispositifs d’investigation en biologie : comment conjuguer autonomie dans la validation scientifique, approfondissement conceptuel dans le paradigme et couverture curriculaire ? Doctorat, Université de Genève, Genève. |disponible par l'archive ouverte de l'UniGE|version-écran

Planet Solar : une opportunité pour nos élèves

Si ce message ne s'affiche pas correctement, cliquez ici >>

Le catamaran MS Tûranor PlanetSolar qui a accompli le premier tour du monde propulsé uniquement par l'énergie solaire se prépare à reprendre la mer. A son bord, montera cette fois une équipe de chercheuses et chercheurs de l'UNIGE avec pour mission la récolte de données physiques et biologiques le long du Gulf Stream. Ces mesures devraient permettre de mieux caractériser les échanges entre océans et atmosphère et apporter une meilleure compréhension de ce courant océanique critique pour la régulation du climat. Cette aventure scientifique, baptisée PlanetSolar DeepWater Expedition, est une formidable occasion d'aborder la science par le biais de l'actualité et de sensibiliser les jeunes à la complexité des changements climatiques. Autour de cette expédition, l'UNIGE vous offre la possibilité de participer à des échanges entre élèves et scientifiques. Pour profiter au mieux de ces échanges, vous traiterez par vous-mêmes. Puis, vous accueillerez, dans votre classe ou dans votre établissement, un-e spécialiste du thème que vous aurez choisi. Thèmes à choix:   • Le climat et les changements climatiques globaux   • L'effet de seuil et son rôle dans le climat   • L'énergie solaire   • Le cycle de l'eau   • Les aérosols atmosphériques   • Les lasers   • Les ondes   • La poussée d'Archimède   • L'océanographie: interaction entre courants marins, biologie et climat   • La démarche scientifique Inscriptions en ligne www.planetsolar.org/deepwater

La semaine du cerveau : un rendez-vous avec la saveur des savoirs !

La semaine du cerveau : la saveur de la recherche offerte !

La semaine du cerveau propose chaque année des conférences tout à fait remarquables : de très bon niveau mais accessibles à un public large.

Elles sont l'occasion  de mettre à jour les connaissances, d'une part cela permet d'actualiser ce qui est enseigné en classe ( on y enseigne encore souvent la carte des goûts dépassée et inexacte cf Bio-tremplins 10 octobre 2012 La carte des goûts selon ses goûts… ). D'autre part c'est aussi étayer son fonds de connaissances pour les questions des élèves, et le recul dans les cours.
C'est aussi utile  pour prendre conscience de ces modifications plus subtiles de perspective (d'épistémologie pourrions-nous dire au risque de heurter certains): la biologie change ! et même assez vite... Les Bio-Tremplins tentent de vous tenir au courant, car la biologie est probablement la seule discipline scolaire où le changement de la discipline de référence implique des changements dans les enseignements secondaires. Par exemple quand j'ai fait mes études on ne connaissait pas la PCR , on n'avait séquencé qu'une protéine (l'insuline), et one était très perplexe sur les mécanismes du cancer... On ne disposait pas des images d'IRMf pour comprendre des phénomènes comme l'émotion ou les processus de décision,  l'écologie ne pouvait pas recourir au séquençage pour déterminer des espèces et on ne pouvait pas établir les parentés effectives en éthologie ou pour identifier si un mouton est abattu par un chien errant ou un  loup dans nos Alpes...

Changer les programmes ... vous n'y pensez pas !

S'il n'est évidemment pas question de changer les programmes comme ds girouettes au gré des tendances fluctuantes de la recherche... (genome-wide a été un buzzword très porteur qui semble déjà passer de mode, par exemple ), comment justifier d'ignorer  les tendances de fond ? Notamment une biologie de l'information (BIST) qui créée de plus en plus les savoirs par le traitement d'informations dans des banques de données. On assiste aussi à une redéfinition des limites entre la biologie et la psychologie et la philosophie... (Bio-Tremplins 17 septembre 2010 Imagerie cérébrale : faut-il repenser l'humain émotionnel ?).

Les neurones dans le plat

Cette année c'est autour de la table, du goût, des odeurs, des dépendances et des troubles du comportement alimentaire que des spécialistes de l'université de Genève nous proposent un menu alléchant, ... de quoi déguster la saveur des savoirs !

Allez-y !

Emmenez-y vos élèves, ou recommandez-leur chaudement ces conférences qui sont accessibles à des élèves du secondaire II et certains du secondaire I  !
Et simplement faites-vous plaisir !


Fig 1: Alimentation et cerveau cliquer pour accéder au site et aux informations complètes  source  UNIGE

Programme à imprimer  (pdf 1.3 MB)

Des conférences

A uni-dufour auditoire Piaget U600)


LUNDI 11 MARS
Faute de goût

MARDI 12 MARS
Sommes-nous tous nez égaux?

MERCREDI 13 MARS
De la gourmandis à l'addiction

JEUDI 14 MARS
Le cerveau au cœur de l'obésité

VENDREDI 15 MARS
Inévitables apprentissages: empreintes olfactives du début de vie

L'ours abattu, les futurs citoyens et la Formation naturaliste

L'ignorance citadine de la nature… cause la peur ? 

Nos élèves – souvent citadins – ont souvent très peu d'occasions de développer une connaissance et un rapport sain à la nature.
Chacun a rencontré des jeunes de 18ans qui découvrent que la grenouille n'est pas le mâle du crapaud ni la chouette la femelle du hibou. Certains n'ont jamais examiné un bourgeon qui va s'ouvrir, une fleur sauvage ou ont une aversion généralisée pour les "ptites bêtes qui grouillent " insectes cloportes et araignées confondus- Ils n'ont d'expérience de la nature que celle labellisée, emballée, avec une traçabilité (parfois chevaline je sais ...) qu'on propose dans les supermarchés, les garden-centre, les magasins d'animaux domestiques.
.
 

Fig 1: Bourgeon de Charme s'ouvrant et prêt à s'ouvrir (marronier je crois).  source F.lombard

F. Terrasson (1997) développait l'idée que la peur de la nature est centrale dans notre rapport à l'environnement. Il renverse la perspective sur les réserves naturelles en montrant qu'elles servent surtout à protéger notre environnement humain des incursions de la nature effrayante plutôt que l'inverse... Il semble que dans les choix que nous faisons c'est surtout le rapport émotionnel à la nature qui compte plus que le niveau de formation académique. ( il me manque une référence pour étayer cela... je l'ai lu, mais je ne retrouve plus... merci de m'aider ? )

Un ours qui fait peur parce qu'il est (encore un peu) naturel ?

Fig2 : L'ours M13 avant qu'il soit abattu. [img] source Source : FERUS.fr
 
L 'Ours M13 abattu récemment aux Grisons parce qu'il s'approchait un peu trop des humains s'explique bien dans cette perspective de crainte du naturel... ( cf ici RTS et ici FERUS, et ici ProNatura ). Nous ne sommes pas prêts a accueillir ce qui est différent... et donc le naturel.
Sans connaître nos écosystèmes, leur fonctionnements et leur évolution, sans avoir un rapport à la nature basé sur un vécu personnel, peut-on dire que nos élèves sont bien préparés à voter et à décider dans un monde où la nature est de plus en plus menacée et les interférences réciproques de plus en plus fortes dans un territoire si exigu ?
Nos cours de biologie offrent encore la possibilité de leur donner un peu de ces connaissances et de ce vécu.

Enseignants, sommes-nous assez bien formés ?

Or, même si on est diplômé en biologie, il peut arriver qu'on se sente un peu démuni pour parler de la nature locale, et l'affronter avec un classe grouillante (!) et excitée… Il serait très regrettable que cette inquiétude fasse hésiter à emmener les élèves sur le terrain...
Alors formez-vous !
Une magnifique opportunité s'offre aux lecteurs romands. Je sais qu'une part importante du lectorat est répartie dans toute la francophonie, mais je suis sûr que nos lecteurs d'autres pays sauront trouver des organismes locaux pour se former.

Références

• Terrasson, F. (1997). La peur de la nature: Sang de la terre.
  

Formation naturaliste 2013 Les sciences naturelles pour tous Les outils du naturaliste enfin à la portée de tout le monde !

Trois associations se sont acoquinées avec malice pour proposer des cours de sciences naturelles pour tous : L' AAJB (l'Association des Amis du Jardin Botanique de Genève), ProNatura Genève et les Naturalistes Romands . Ces associations, à la vulgarisation joviale et pertinente, se partagent les domaines des sciences naturelles pour proposer une suite de cours pratiques : une formation naturaliste à la carte.
Aucun pré requis n'est demandé. Cette formation propose de maitriser très concrètement les différents outils du naturaliste (p.ex. clés d'identification de plantes) en favorisant l'apprentissage autodidacte. Bienvenue dans l'école des curieux!
Inscrivez-vous auprès de l'AAJB (ou éventuellement au 076 384 74 92)
Téléchargez le programme 2013

Traces et indices d'animaux

Jacques Morel
3 cours et 2 excursions
Tout animal vivant influence son environnement et y laisse des traces de son existence. Certaines nous échappent, nous pouvons en lire d’autres. Il s’agit en particulier des traces de pattes dans la boue, dans la neige comme des traces d’existence (nids, terriers), des traces laissées quand ils s’alimentent ou après la digestion (crottes, urine, pelotes de réjection).
Pour nous familiariser avec ce monde, nous examinerons ensemble des documents (littérature, images, moulages, objets modifiés) et nous irons sur le terrain en été et en hiver ; nous pourrons apprendre à faire des moulages en plâtre et peut-être avec d’autres matériaux. Donc, trois soirées à l’intérieur et deux journées partielles à l’extérieur.
Chacun pourra apporter son expérience personnelle et ses questions.
Cours 1 : mercredi 20 mars 18h30-21h
Cours 2 : mercredi 18 septembre 18h30-21h
Cours 3 : mercredi 13 novembre 18h30-21h
+ Deux excursions supplémentaires seront planifiées de concert avec les participants, l'une en avril/mai et l'autre en décembre 2013/janvier 2014.

Ornithologie

Laurent Vallotton (Ornithologue au Muséum d'histoire naturelle de la Ville de Genève)
8 cours sous forme d’excursions.
Ce cours d’ornithologie pratique, destiné à tous, est réparti sur l’année et s’articule essentiellement entre excursions et baguage d’oiseaux.
Il se clôturera par une visite des coulisses du Musée d’Histoire Naturelle de Genève.
Toutes ces sorties sont d’une journée.
Cours 1 : Baguage des Chouettes hulottes au pied du Jura vaudois - dimanche 7 avril
Cours 2 : Migrateurs aux marais de Sionnet GE - dimanche 5 mai
Cours 3 : Migration à Préverenges (îles aux oiseaux) et guêpiers à Penthaz VD - dimanche 2 juin
Cours 4 : Oiseaux de montagne au col de la Colombière F - dimanche 23 juin
Cours 5 : Baguage des migrateurs au col de Jaman VD - dimanche 13 octobre
Cours 6 : Visite des coulisses du Muséum de Genève - dimanche 17 novembre
Cours 7 : Exercices et révision des espèces vues aux sorties avec oiseaux taxidermisés (Muséum d'Histoire Naturelle de Genève) - dimanche 24 novembre
Cours 8 : Hivernants à la rade de Genève, à la réserve de la Pointe-à-la-Bise GE et à Excenevex F - dimanche 15 décembre
Tarifs : 120.- (membres) / 150.- (non-membres) / 90.- (étudiants)
Cours en partenariat avec le Museum d'Histoire Naturelle de la Ville de Genève

Botanique

Laurent Burgisser
6 cours et 2 excursions

Introduction à la botanique et à l’identification des plantes à fleurs. Le but de ce cours est la maîtrise des outils d’identification qu’utilisent les botanistes, en particulier la flore de la suisse, le fameux «Binz».
La botanique étant assez vaste, quelques divagations ne sont pas exclues, que ce soit sur le poil dru du bourdon, sur les mécanismes de pollinisation ou sur les origines de la pizza.
Tous les cours se déroulent au Conservatoire et Jardin botaniques de Genève.
Cours 1 : lundi 22 avril 18h30-21h
Cours 2 : lundi 29 avril 18h30-21h
Cours 3 : lundi 6 mai 18h30-21h
Cours 4 : lundi 13 mai 18h30-21h
Cours 5 : lundi 27 mai 18h30-21h
Cours 6 : lundi 3 juin 18h30-21h

+ Deux excursions supplémentaires seront planifiées de concert avec les participants.
Tarifs : 120.- (membres) / 150.- (non-membres) / 90.- (étudiants)

Poissons

Jean-François Rubin

3 cours et 1 excursion

Venez découvrir les poissons de notre région au travers de trois cours et d'une excursion.
Le premier cours portera sur les habitats : Quels sont les habitats favorables pour les poissons? Où vivent-ils ? De quelles conditions écologiques ont-ils besoin pour se développer ?
Le deuxième sur les espèces : Quelles sont les principales espèces de poissons que l'on rencontre dans notre région ? Comment les reconnait-on ? Quel est leur mode de vie ? Enfin, le dernier cours concernera la gestion : Comment gérer les espèces ? De quelles stratégies dispose-t-on ? Renaturation ou repeuplement, effets identiques ?
Pour terminer, une excursion le long du Boiron de Morges est prévue.

Tous les cours se déroulent à l'HEPIA , proche de la gare de Cornavin à Genève.
Cours 1 : mercredi 29 mai 18h30-20h
Cours 2 : mercredi 5 juin 18h30-20h
Cours 3 : mercredi 12 juin 18h30-20h
Excursion : samedi 15 juin 2013, 10h-15h, le long du Boiron à Morges
Tarifs : 70.- (membres, étudiants) / 100.- (non-membres)

Champignons

Jean-Jacques Roth & la Société mycologique de Genève

3 cours et 1 excursion

Destiné aux vrais et faux débutants, ce cours comprend un rappel des notions fondamentales, tout en approfondissant la connaissance de certains genres de champignons.
Toutes les séances comprennent une partie pratique d'identification, pendant laquelle les participants pourront s’exercer, en recevant une aide individualisée.

Tous les cours se déroulent au Conservatoire et Jardin botaniques de Genève .

Cours 1 : mardi 1er octobre 20h-22h
Cours 2 : mardi 8 octobre 20h-22h
Cours 3 : mardi 15 octobre 20h-22h
Excursion : samedi 19 octobre (après-midi)
Tarifs : 70.- (membres, étudiants) / 100.- (non-membres)

L'anorexie et l'hyperactivité liés ?

L'anorexie et l'hyperactivité liés ?

Une étude récente révèle – chez des souris - un lien entre l'anorexie et l'hyperactivité, et peut-être avec les mécanismes de la dépendance. Une voie métabolique commune ( NAc-5-HTR₄/CART pathway)  établit un lien entre les deux phénomènes et le circuit de la récompense (Noyau accumbens). Les auteurs suggèrent que ce serait un mécanisme susceptible de limiter la suralimentation et l'inactivité après une période de privation.

L'article est accessibles ici. Comment  Obtenir un article mentionné : Get-a-doi

Dans une perspective éducative, pour comprendre les pertes inéluctables de la vulgarisation, nous étudierons comment le contexte dans lequel ces résultats ont été trouvés s'est perdu pour se restreindre progressivement à une affirmation réductrice : "L'hyperactivité des anorexiques n'est pas intentionnelle"

L'anorexie mentale ( il y a plusieurs autres formes d'anorexie, dont certaines sont des effets secondaires de traitements) est une maladie grave qui atteint un nombre important de jeunes filles adolescentes – 2% des adolescents (9 filles pour 1 garçon – elle est mortelle dans 10% des cas selon Lenoir, 2001 ). On a beaucoup évoqué l'influence de la mode sur l'augmentation de la fréquence constatée de ce grave trouble du comportement alimentaire.
La plupart des explications de ce trouble sont dans le registre du psychologique. Comme elle  est souvent associée à l'hyperactivité qu'on a donc souvent interprété comme un désir de maigrir et résultant de la volonté de la malade.
Des recherches récentes (Jean, A., et al. 2012) abordant la question sous un angle très différent, suggèrent une cause physiologique à cette hyperactivité, et un lien avec le circuit de la récompense.

• Circuit de la récompense |  Dubuc, Bruno.(2008), Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill
• 30 kilos pour 1m65. La vérité nue et crue sur l’anorexie

Chez la souris ...

Cette étude a été réalisée avec des souris. Elles sont un modèle de la maladie : elles ont été sélectionnées parce qu'elles ont des mutations qui leur donnent un comportement et une physiologie qui a été considérée comme similaire à l'anorexie.  C'est ainsi qu'on procède parce qu'évidemment on veut pas faire des expériences sur les humains. Mais les résultats doivent être interprétés et mis en perspective... Je n'ai pas trouvé (mais je n'ai peut-être pas assez cherché) de discussion de leur pertinence à l'anorexie mentale en particulier. Or elle n'est pas évidente il me semble.

Pourtant Jean et al. argumentent bien en soulignant que l'anorexie et l'hyperactivité existent rarement indépendamment et que cela suggère des voies nerveuses communes, probablement dans le système de la récompense. Ils ont mis en évidence préalablement une facette addictive de l'anorexie qui active les mêmes transcriptions que la cocaïne, par exemple dans le noyau accumbens. (circuit de la récompense)
" production, in the nucleus accumbens (NAc), of the same transcripts stimulated in response to cocaine and amphetamine (CART) upon stimulation of the 5-HT₄ receptors (5-HTR₄) or MDMA (ecstasy)"
Ils ont alors testé si cette voie prédispose aussi à l'hyperactivité. En bloquant ou en surexprimant les molécules de cette voie, en présence d'ecstasy ou non ils montrent de manière convaincante la grande similitude des liens de l'anorexie et de l'hyperactivité avec le circuit de la récompense.
"In conclusion, the NAc-5-HTR₄/CART pathway establishes a ‘tight-junction’ between anorexia and hyperactivity, suggesting the existence of a primary functional unit susceptible to limit overeating associated with resting following homeostasis rules." (Jean, A., et al. 2012)
Ils proposent une explication évolutive à ce surprenant mécanisme : il limiterait la suralimentation et l'inactivité après une période de privation alimentaire. Un mécanisme de plus dans la régulation déjà complexe du poids ?  

Tout cela est vrai ...Chez cette souris particulière, ce modèle de l'anorexie. Evidemment cela limite la portée des résultats, mais – vu la gravité d'une telle maladie et les limites des traitements actuels – c'est quand même beaucoup mieux d'avoir des résultats de portée à discuter que pas de résultats du tout !     Si on arrive à vivre avec des incertitudes délimitées...
Face a nos élèves si on veut classer cette recherche entre vrai et faux on est très ... limité !  

Fig 1: les mains d'un-e anorexique. [img] source  Allodocteurs.fr.

La vulgarisation transforme en affirmation les savoirs nuancés produits par la recherche ?

Dans la vulgarisation on retrouve le classique glissement depuis de discours scientifique pondéré discutant les hypothèses ("In conclusion, motor hyperactivity is anorexia-dependent upon activation of the NAc-5-HTR₄/CART pathway." vers des conclusions simples et présentées comme des certitudes  "L'hyperactivité des anorexiques n'est pas intentionnelle"  p.ex. dans  allodocteurs.fr. C'est souvent plus marqué dans les texte de titres comme celui-là puisque le texte du "chapeau" est déjà moins affirmatif  "…Une étude de l'INSERM vient confirmer l'hypothèse selon laquelle les deux comportements seraient induits par un mécanisme biologique commun, au niveau moléculaire."

D'autres documents vulgarisés en français

• http://www.rts.ch/la-1ere/programmes/corpus/4561280-corpus.html
• http://m.radio-canada.ca/nouvelles/science/2013/01/11/001-anorexie-hyperactivite-lien.shtml

Cette tendance dans la vulgarisation à évacuer les conditions dans lesquelles les résultats ont été obtenus – qui pourtant sont nécessaires pour mettre en perspective ces données – est classique. Une lecture rapide donne l'impression que ce résultat serait "scientifiquement prouvé"… L'incertitude et la nature hypothétique intrinsèque à la science sont évacués. Comme si un résultat était une vérité, comme si il n'allait pas y avoir vérification, contestation, bref  un débat scientifique. Ce débat qui permet à la science de progresser malgré les imperfections des humains, les pressions sociales et l'inertie conceptuelle.
C'est pourtant  majoritairement à ce type d'informations scientifiques que nos élèves sont confrontés !

Et qui leur apprendra à dé-vulgariser,  à se poser la question des conditions dans lesquelles les données ont été établies, discuter les hypothèse etc. ? Il faut bien que ce soit les enseignants de sciences ... ou voulons-nous compter sur le 20 minutes ? Ils ont un autre rôle disons.
Pour ma part je préfère tenter de donner aux élèves une certaine autonomie dans la validation de leurs connaissances.

Sources :

• Jean, A., Laurent, L., Bockaert, J., Charnay, Y., Dusticier, N., Nieoullon, A., … Compan, V. (2012). The nucleus accumbens 5-HTR4-CART pathway ties anorexia to hyperactivity. Translational Psychiatry, 2(12), e203. doi:10.1038/tp.2012.131. (intranet.pdf)
• Dubuc, Bruno.(2008), Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill
• Lenoir, Alain (2001). Introduction aux Neurosciences Comportementales 1 (UE 2 de Licence de Psychologie)  source : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/capsules/articles_pdf/neurosciences.pdf
  
• Mobbs. O. (2008, mars 13). Dossier obésité.Soigner la tête pour guérir le ventre. Consulté 15 février 2013, à l’adresse http://www.unige.ch/communication/Campus/campus87/dossier-4.html

Le jour où… on sera tous dopés

Le jour où… on sera tous dopés

Lundi 25 février 2013 à 18h30

Au musée d'histoire des sciences

Le cas du cycliste Lance Armstrong n'a pas fini de défrayer la chronique. Il illustre peut-être plus que tout autre cette formidable ambigüité qui caractérise notre société. D'un côté nous voulons acclamer des sportifs capables d'exploits incroyables, d'enchaîner les records, et de l'autre, nous sommes prêts à vouer aux gémonies tous ceux qui trichent en faisant appel au dopage. Pourtant, les sportifs d'élite ne sont pas les seuls dans ce cas. Nous tous sommes bien souvent confrontés, tentés par l'aventure d'un dopage qui dit moins son nom. Dopage pour être plus performant au travail par exemple avec des produits qui nous semblent anodins, mais qui ont tout de même des impacts non négligeables sur notre santé. On pense par exemple aux boissons énergisantes très en vogue aujourd'hui. On peut aussi évoquer le dopage de son image sur les réseaux sociaux pour paraître plus que ce que l'on est vraiment. Parce que plus que jamais, la «normalité» prend le sens de banalité. Au fond, ne sommes-nous pas tous des dopés?

 

Avec la participation de

Annick Dubied
Professeure associée de sociologie à l'Université de Genève
Alexandre Mauron
Professeur de bioéthique à l'Université de Genève
Jean-Luc Veuthey
Professeur à la Section des sciences pharmaceutiques et vice-recteur de l'UNIGE

Animation

Pierre-Yves Frei, Journaliste scientifique