Bio-Tremplins : la biologie vit et évolue. L'enseignement aussi

Concours FameLab - 3 minutes pour convaincre en science

2012-01-23T21:48:00.000+01:00

FameLab

Le samedi 4 février 2012

Au Globe de la science et de l’innovation au CERN

Participez au concours FameLab et devenez une voix de la science en Suisse

Vous avez entre 18 et 35 ans? Vous travaillez dans un domaine scientifique, vous faites des études scientifiques ou vous êtes professeur de science? Vous exercez ou étudiez en Suisse? Vous vous passionnez pour votre travail et vous voulez faire connaître au grand public la science du XXIe siècle? Ce concours est pour vous !

FameLab est un concours international de communication scientifique destiné aux jeunes chercheurs et enseignants de science. Son but est de trouver à travers le monde. Le CERN a été choisi pour accueillir les demi-finales régionales pour la Suisse. Tout ce que vous aurez à faire, c’est préparer une conférence de 3 minutes qui soit à la fois exacte scientifiquement et intéressante pour un public non scientifique. À vous de convaincre le jury et votre public le samedi 4 février 2012 au Globe de la science et de l’innovation !

Inscrivez vous sur http://www.famelab.ch/

Comment se déroule le concours?

Tu as droit à un maximum de 3 minutes pour impressionner les membres du jury. Ce qu’ils cherchent avant tout sont des exposés passionnants et accrocheurs, accessibles à un public amateur. Un minimum d’accessoires est autorisé mais on ne t’accordera pas de temps ni d’aide technique pour la mise en place. Les présentations powerpoint sont interdites.
Si un trop grand nombre de candidates et candidats s’annoncent pour les concours préliminaires régionaux, ceux-ci pourront être subdivisés en un premier tour le matin ou l’après-midi et une finale régionale dans la soirée. Pour cette raison, tous les participants doivent avoir préparé deux exposés de 3 minutes chacun. Les deux exposés peuvent traiter le même sujet de façon différente mais ne doivent pas être identiques.

Dans le cadre des concours préliminaires régionaux, les participants sont libres de présenter leur exposé en allemand ou en anglais à Zurich, ou en français ou en anglais à Genève. Lors de la finale nationale à Zurich, toutefois, l’anglais est de rigueur.

Il y aura un public composé d’inconnus présent dans la salle.
Les membres du jury poseront des questions aux participants après leur exposé et leur donneront là où cela est possible un feedback. Les jurés évalueront les exposés sur la base des 3 “C”: contenu, clarté, charisme du participant/de la participante.
Dix finalistes des concours régionaux au maximum seront sélectionnés pour participer au cours intensif de communication scientifique et à la finale suisse le 30 mars à Zurich.
Les participants de la finale nationale devront présenter un exposé de 3 minutes différent des deux précédents.
Le public présent lors de la finale participera au processus de sélection. Les exposés seront jugés par 3 -4 membres du jury.

Qui a le droit de participer?
Pour participer au concours FameLab, tu dois avoir entre 18 et 35 ans et soit étudier, soit travailler dans le domaine des sciences, de l’ingénierie, de la médecine et de la psychologie en Suisse. Ceci inclut les collaborateurs du secteur public et privé, les enseignants, les techniciens et toute autre personne travaillant dans le domaine des sciences, de l’ingénierie, de la médecine et de la psychologie (c.-à-d. la biologie, la biotechnologie, la chimie, l’informatique, l’ingénierie, les mathématiques, la médecine, la pharmacie, la physique, la psychologie, la robotique, l’astronomie, etc.). L’objectif principal du concours est de fournir aux chercheuses et chercheurs de nouvelles occasions de développer leurs facultés de communication. Pour cette raison, les communicateurs professionnels tels que les journalistes, les reporters radio et TV, les spécialistes en relations publiques et les artistes dont les spectacles ont un contenu scientifique, sont exclus du concours.

Haeckel et Von Baer,... peut-être quand-même ?

2012-01-02T17:28:00.001+01:00

A tous Bio-Tremplins souhaite une année 2012

«Sa grande qualité était l'aptitude à goûter l'étrangeté qui marque l'esprit des véritables chercheurs." Morris, D. (1980)

L'expression comparée des gènes relance le débat sur le "stade phylotypique" par lequel passeraient un grand nombre d'embryons.

Le fait que de nombreux embryons passent par une période de similarité maximale pour diverger ensuite, comme un sablier, est un modèle développé sur la base d'observations au 19ème, largement diffusé dans les écoles - sans doute grâce à la force de conviction des planches de Haeckel, ce dernier a été très contesté récemment et probablement un peu délaissé. Des recherches récentes comparant l'âge des gènes exprimés au cours de l’embryogenèse ont redonné une dynamique nouvelle à ce modèle : les gènes exprimés sont plus anciens et plus similaires entre les espèces au milieu du développement suggérant un goulet d'étranglement où une orchestration bien précise de l’expression des gènes permet l'assemblage des structures de l’embryon en un tout cohérent : toute modification risquerait d'être très défavorable à ce moment critique. De nouvelles données conduisent naturellement à des conclusions révisées. La vérité n'est jamais définitive en science..

Du "stade phylotypique" vers un modèle "en sablier"?

Plutôt que le "stade phylotypique" : une période de similarité maximale des embryons d'un phylum – Les vertébrés dans l'exemple de Haeckel – on a parlé de modèle "en sablier" du développement ( "hourglass model" )

Fig 1 : Une version des planches de Haeckel 1879 illustre la "première" de Nature. [ img ]Source : Pavel Tomancak.

Aussi de nouvelles données pour faire relancer le débat sont bienvenues.

De nouvelles données éclairent d'un nouveau jour une ancienne conclusion délaissée ?

Deux recherches récentes en génomique comparée suggèrent que le modèle en sablier n'est peut-être pas si has been après tout. Elles approchent la question avec des techniques différentes, mais lui redonnent du poids.
En comparant l'âge des gènes exprimés Prud’homme, B., & Gompel, N. (2010) ont retrouvé cet image du sablier : les gènes exprimés sont plus anciens et plus similaires entre les espèces au milieu du développement, évoquant à nouveau le "stade phylotypique" : une période de similarité maximale des embryons d'un phylum ; les vertébrés dans l'exemple de Haeckel.
On pense que cela reflèterait des contraintes fortes de l'évolution des plans d'organisation. Brian K, H. (1997) résumait le débat avant la génomique.

illustration du modèle en sablier

Fig 2 : Le modèle en sablier est renforcé par des études récentes : la divergence moyenne à gauche (Kalinka et al 2010))et l'âge moyen des gènes exprimés à droite Domazet-Loso, T., & Tautz, D. (2010). [ img ]Source : Pavel Tomancak in Prud’homme, B., & Gompel, N. (2010)

Le modèle en sablier est très visible dans cette figure 2 : il y a un goulet où les gènes exprimés sont plus similaires entre espèces et où des gènes plus anciens sont exprimés.

Comment un gène peut-il être "ancien" ou "divergent" ?

Pour comprendre la figure 4 il faut un peu étudier comment ces données ont été produites. Qu'est-ce que "l'âge relatif des gènes exprimés" à droite de la figure 2 ?
Domazet-Loso, T., & Tautz, D. (2010) ont étudié par une méthode qu'ils ont développée – la phylostratigraphie – l'ancienneté de gènes exprimés. Ils avaient daté l'apparition des gènes : certains gènes datent des premières cellules, d'autres de l'évolution des animaux, et d'autres qui sont propres aux vertébrés. Un gène peut donc être situé chronologiquement dans un "phylostrate". Forts de cette échelle, ils ont pu établir l'âge moyen des gènes exprimés chez Danio rerio à différents stades qu'on voit sur la figure 4 à droite où ont aussi été reportées des images d'embryons de poulet et de souris. Comment l'expression des gènes peut-elle être plus ou moins "divergente" entre espèces ? Pour le graphique à gauche de la figure 2 Kalinka, A. T., et al. (2010) ont comparé des espèces de Drosophila dont on a le génome complet ( D. melanogaster, D. simulans, D. ananassae, D. persimilis, D. pseudoobscura et D. virilis ), et qui sont séparées par 40 million d'années. Les auteurs ont mesuré le niveau d'expression (ARN) de 3019 gènes connus pour être exprimés dans l’embryogenèse avec des microarray à des intervalles de 2h et ont pu établir à chaque moment du développement si les gènes exprimés étaient presque tous les mêmes : faible divergence de l'expression, ou si des gènes très différents étaient exprimés : forte divergence.

Mais alors pourquoi ce goulet ?

On pense que cela reflèterait des contraintes fortes de l'évolution des plans d'organisation. L'idée que l'embryologie implique des contraintes sur l'évolution n'est pas facile à comprendre et encore moins à faire passer auprès des élèves. Denis Duboule de l'UniGe avait (Duboule D.1994) discuté comment les contraintes de coordination précise entre les gènes limitent les possibilités de changements à certains moments-clé du développement, fournissant une explication pour ce goulet d'étranglement. D'autres ont plutôt mis en évidence la complexité des interactions entre les gènes et les processus de développement. Brian K, H. (1997) résumait le débat avant la génomique.
Prud’homme, B., & Gompel, N. (2010) proposent un petit résumé de l'état actuel des savoirs sur ce point : les rudiments anatomiques qui s'assemblent pour former un plan corporel peuvent avoir des origines évolutives différentes, mais nécessitent une orchestration bien précise de l’expression des gènes pour être assemblés en un tout cohérent, ce qui contraindrait une phase critique où toute modification risque d'être très défavorable. Une fois cet assemblage évolutivement stable achevé, la divergence redevient possible.

"A body plan is a particular organization of anatomical rudiments. The early embryonic specification of these rudiments, independently of one another, might take different evolution- ary roads. But the assembly of these elements into a functional body plan might require a tight and constrained orchestration of gene expression, reflected in the hourglass waist. Once coherently assembled, the connected elements make a stable evolutionary substrate for an organism to explore new morphogenetic directions within the realm of the established body plan." Prud’homme, B., & Gompel, N. (2010)

La simplification pour enseigner conduit à disqualifier un modèle ?

On avait observé que l'apparence de nombreux embryons converge vers le milieu du développement et diverge ensuite (Prud’homme, B., & Gompel, N., 2010). Ce modèle remonte aux observations de Von Baer dont une loi énonce que l’ontogenèse récapitulerait la phylogenèse. Il avait observé au milieu du développement un stade de grande similarité de tous les embryons d'un phylum, les vertébrés par exemple, que plus tard on a appelé un "stade phylotypique".
Cette similitude dans le cas des vertébrés a été vulgarisé par les fameuses planches de Ernest Haeckel 1874. La "vérité" de ces planches dans le contexte éducatif a été discutée dans une Bio-Tremplins (Haeckel trop simplifié ? novembre 2008).
C'est un cas de transposition didactique assez typique : on a perdu le contexte dans lequel ces dessins avaient été élaborés, et on s'est cristallisé sur une représentations visuellement très frappante, dont l'impact sert de justification à une conclusion qui a perdu ses données et son étayage pour devenir trop souvent une affirmation définitive.

Haeckel attaqué : comme si un modèle pouvait être "vrai" !

Ce modèle – plutôt les planches de Haeckel – a été attaqué par les créationnistes (cf discussion ici ), car les images dessinées étaient assez différentes des observations et bien modifiées (trop?) pour mettre en évidence les similitudes. Dans une vision des savoirs où les choses sont vraies ou fausses ils l'ont accusé de fraude.
C'est oublier que la science produit des modèles et non pas de la vérité définitive, et que les modèles scientifiques sont hypothétiques, modifiables et de portée limitée (Martinand, J. L. 1996).
Et qu'un schéma destiné à l'enseignement comme celui de Haeckel sélectionne les caractéristiques importantes et ignore d'autres pour mieux mettre en évidence ce qu'on cherche à illustrer. Ce choix se fait forcément en référence à un modèle. Il semble que certains l'oublient pour avoir confondu le modèle et la vérité.
La question de savoir si Haeckel a trop modifié ou non les observations est intéressante - pour un historien. Pour un enseignant la question n'est pas tellement si cette illustration de ce modèle est vrai puisqu'il n'y a pas à attendre de vérité d'un modèle mais au mieux une puissance explicative, de description ou de prédiction. La question est plutôt de savoir dans quel contexte et dans quelles activités par les élèves un tel modèle peut les aider à comprendre l'embryologie, l'évolution ou la diversité biologique – qui sont forcément plus complexe que tous les schémas et modèles qu'on pourrait leur montrer. Par exemple, comparer les observations au microscope d'un embryon, les photos de la figure 4 et ces fameuses planches pour discuter de l'évolution exploite bien la force explicative du modèles tout en le mettant en perspective...

Fig 3 : Une planche de Haeckel en 1874 [img] ( source Gilbert et al 2000)

Cependant ces attaques semblent avoir eu pour effet que certains ouvrages récents de biologie utilisent des images photographiques – moins attaquables pour ceux qui croient que les photos ne sont pas une interprétation. Probablement moins faciles à comprendre et à interpréter par des élèves qui n'ont pas le regard du biologiste expérimenté. Certains ouvrages ont choisi des photos plutôt que des schémas Comme par exemple le Campbell, 2004 (intranet)
Ainsi, il semble aussi qu'avec ces attaques sur les planches de Haeckel et le stade phylotypique, le modèle du sablier soit un peu tombé en disgrâce dans l'éducation. Et cette convergence anatomique que Von Baer a observée – très visible pourtant – parait un peu ignorée par prudence : peut-être le politically correct plutôt que le solide débat des idées ?

Mais l'image en sablier de la figure 2 est aussi une interprétation. Si elle est plus authentique, plus près des résultats bruts que ce qui est habituellement présenté en classe, elle n'en est pas moins construite – en référence à un modèle – pour communiquer, elle n'est ni vraie ni fausse, elle doit être mise en perspective pour être comprise : le fait qu'on ait reporté des images d'embryons de poulet et de souris en regard de ceux du poisson étudié a du sens dans le cadre du modèle en sablier. Ce modèle est hypothétique, discutable, il a du sens dans un contexte donné.
Cette image prise seule et sans commentaire pourrait être considérée par les opposants à ce modèle comme tendancieuse voire mensongère. Mais c'est de l'isoler de son contexte qui lui fait perdre son épaisseur scientifique et l'offre en pâture aux esprits binaires qui la veulent vraie ou fausse.

Quand des études différentes se recoupent, le modèle est renforcé.

Si l’ontogenèse ne résume pas la phylogenèse, elles sont tout de même liées de manière complexe qu'on comprend un petit peu plus avec ces recherches.

Encore une fois c'est l'analyse numérique de données de séquences dans cette biologie de l'information qui modifie un peu tous les chapitres de notre discipline.
De nouvelles données conduisent à de nouvelles interprétations et des conclusions qui changent. Ces deux recherches renforcent le modèle en sablier, cela ne constitue pas une certitude absolue, mais un degré de validité bien accru.
Jusqu'à de nouveaux résultats et critiques de ces publications. Le débat de la science se fait, elle trébuche et recule, elle est biaisée par les humains qui la font, mais grâce à ce débat, elle reste une puissante manière de construire les savoirs.

"Sous prétexte que l'entreprise scientifique a parfois mis le cap sur le pire, défend que nous devrions au contraire la freiner ou l'abandonner, voire marginaliser les connaissances que nous lui devons - comme s'il suffisait d'en savoir moins pour mieux se comporter! Comme si les erreurs commises au nom de la science, ou grâce à elle, rendaient l'ignorance valeureuse! "

Klein, E. 2008 p. 14

Sources

Campbell, N. A., &Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
Brian K, H. (1997). Phylotypic stage or phantom: is there a highly conserved embryonic stage in vertebrates? Trends in Ecology & Evolution, 12(12), 461-463. intranet.pdf
Domazet-Loso, T., & Tautz, D. (2010). A phylogenetically based transcriptome age index mirrors ontogenetic divergence patterns. Nature, 468(7325), 815-818. doi:10.1038/nature09632
Duboule, D. (1994) Temporal colinearity and the phylotypic progression: a basis for the stability of a vertebrate Bauplan and the evolution of morphologies through heterochrony. Dev. Suppl. 135–142 .
Gilbert, Scott F. Developmental Biology Sunderland (MA): Sinauer Associates, Inc.; c2000
Kalinka, A. T., Varga, K. M., Gerrard, D. T., Preibisch, S., Corcoran, D. L., Jarrells, J., Ohler, U., et al. (2010). Gene expression divergence recapitulates the developmental hourglass model. Nature, 468(7325),
Klein, E. (2008). Galilée et les Indiens, Allons-nous liquider la science ? Paris: Flammarion.
Martinand, J. L. (1996). Introduction à la modélisation. Paper presented at the Actes du séminaire de didactique des disciplines technologiques.
MORRIS, Desmond, 1980, La fête Zoologique, Calmann-Lévy
811-814. doi: 10.1038/nature09634
Prud’homme, B., &Gompel, N. (2010). Evolutionary biology: Genomic hourglass. Nature, 468(7325), 768-769. doi: 10.1038/468768a

Rechercher le top-modèle pour expliquer la biologie ?

2011-12-20T09:49:00.000+01:00

La perfection du modèle ?

Certains cherchent la métaphore, l'illustration, le modèle à présenter ) aux élèves qui serait le meilleur (le top-modèle en somme :-))et qui suffirait pour que les élèves comprennent.
Chaque enseignant a ses préférences il semble.

Fig 1 : Deux modèles du cœur et la circulation. A gauche:Source :ikonet.com A droite [img]Source : ici

Est-ce que de tels modèles – qui paraissent si évidents et évocateurs pour un biologiste / enseignant expérimenté – permettent de structurer les concepts encore flous dans la tête d'un élève ? De tous les élèves ?
Que voient-ils vraiment ? Des branches rouges et bleues ? S'imaginent-ils vraiment la tête, le corps ou les poumons dans cette boucle rouge et bleue ?

Ou même, comment être sûr que élève voit plus qu'une image à apprendre par cœur, ou un objet prétexte et seuls que les propos du maître sont à retenir ?

Comment être sûr que l'élève qui regarde ce modèle met en jeu ses conceptions du sang et de la circulation, pour les transformer ?

Des modèles descriptifs, explicatifs, prédictifs ?

Comment aider l'élève à développer des modèles descriptifs qui sont utiles pour catégoriser le monde ou en comprendre les régularités ?
-Le modèle des feuilles alternes aide à catégoriser les plantes et un modèle de la circulation peut aider à se repérer dans le fouillis d'une dissection.
Un modèles prédictif devrait permettre par exemple d'anticiper les effets sur la glycémie d'un repas riche en sucres rapides ou lents. Pour autant que l'élève s'en soit construit une représentation dans sa tête à lui.

Présenter un modèle ou faire de la science ?

La question et provocante bien sûr ... Faut-il rechercher le "top-modèle" à présenter... ou rechercher comment l'aider à développer ses modèles ?
Quelles activités (dans sa tête) le font confronter son modèle-dans-sa-tête à la réalité.
Notons que le fait que ses mains bougent – qu'il mette la main à la pâte – est souvent nécessaire chez les petits, mais l'activité n'a pas de vertu en soi ... Ce qui compte c'est que les concepts "dans sa tête" soient confrontés à la réalité.

Faire de la science n'est-ce pas aussi confronter des modèles à la réalité pour les améliorer ?

La compétence de modélisation MSN35 (ici) du plan d'étude Romand (PER) interpelle les math et les sciences expérimentales avec un thème unificateur, ...mais compris de manière si différente qu'elle oblige a repenser sa propre discipline.
Ce qui n'est d'ailleurs pas forcément inutile....

Dans ce contexte l'IUFE a organisé une conférence avec une spécialiste internationale, Maryline Coquidé. le mercredi 18 janvier 2012 à 17h à Unimail salle MR170 (Rez, à gauche en entrant depuis le côté tram.)

"Décrire, expliquer, prédire :

enseignement par la modélisation et la simulation en biologie"

Sources

Coquidé, M., & Le Maréchal, J.-F. (2007). Modélisation et simulation Aster, 43(43).
Coquide, M., Fortin, C., & Rumelhard, G. (2009, Novembre). L'investigation: fondements et démarches, intérêts et limites. Aster, 49.
Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.

Du génome humain ... aux 1000 génomes humains évolution et santé revisités / concours pour les élèves

2011-12-13T11:50:00.001+01:00

Le Génome ou les génomes ?

Depuis que "le" génome humain est disponible pour tous, (ici par exemple) révélant une partie essentielle de ce qui fait de nous des humains (discussion ici) , les méthodes de séquençage n'ont cessé de s'améliorer en vitesse (ici, mais ça évolue vite) et ont orienté la recherche vers la comparaison de génome. Encore une fois ce sont les techniques qui déterminent de nouveaux axes de recherche et les résultats sont impressionnants.
Cependant pour l'école, la réflexion sur les potentiels et les enjeux est parfois plus importante pour mettre en perspective ces résultats.
Pour les maitres, deux conférences (ici) avec des experts internationaux de l'UniGE, Stylianos E. Antonarakis et Alicia Sanchez-Mazas, aideront à comprendre et à prendre du recul.
Pour les élèves, un concours (ici) peut être une opportunité de les aider à développer une réflexion sur les changements du monde dans lesquels ils seront amenés a décider comme citoyens.

Une perspective plus large de l'humanité dans sa diversité : évolution et santé.

Un projet en cours The 1000 Genomes Project Consortium. (2010) est en train de séquencer mille génomes. On ne parle plus du génome humain, mais de prendre la mesure de la diversité des génomes de notre espèce.

Les potentiels de ce projet sont d'une part dans le domaine de l'évolution : mieux connaître la diversité interindividuelle, intra- et inter-populations.
Ils ont déjà établi - par exemple - que nous sommes porteurs de 50 à 100 mutations liées à des maladies génétiques. cf ici

The 1000 Genomes Project propose des tutoriels et des vidéos ici

D'autre part dans le domaine de la santé, on espère mieux comprendre les liens entre nos génomes individuels et les maladies. Puisque chaque individu est différent, la manière dont il réagit aux maladies est différente et le diagnostic pourrait être établi différemment en fonction des susceptibilités individuelles. De plus la sensibilité aux médicaments et à leurs effets secondaire est différente - on le sait déjà dans certains cas comme le Cyt p450 cf Bio-tremplins ici - et les traitements proposés pourraient différer selon le génome, on parle de pharmacogénomique.

Deux conférences pour comprendre - une formation des maîtres genevois

Pour comprendre ces enjeux et explorer ce que peut signifier pour nos enseignements la disponibilité de tous ces génomes, une formation des maitres genevois organisée par le service de la formation continue du secondaire II avec E. Scheidegger cours PO-11401 est offerte.
Elle comprend deux conférence que j'ai obtenu d'ouvrir à tous. Flyer avec tous les détails

Séminaire PO-11401

Les 1000 génomes humains,
les maladies et la diversité humaine :
accessibilité, applications possibles en classe

Mercredi 25 janvier 2012
Conférences ouvertes à tous,
TP réservés aux participants du séminaire de formation continue des maîtres du secondaire

Salle M 2160 Unimail 8h30-17h

avec 2 experts de haut niveau :
8h45 Prof. Stylianos E. Antonarakis,

Département de Médecine Génétique et Développement,

Université de Genève

13h30 Prof. Alicia Sanchez-Mazas,

Département de génétique et évolution - Unité d'anthropologie,

Université de Genève.

Les séquences de plusieurs génomes humains sont maintenant disponibles.

De nombreux projets sont en cours, dont ‘1000 Genomes’.

L’analyse des génomes humains doit-elle changer notre perspective

sur l'identité et la diversité humaine ?
Leur comparaison permet-elle d'aborder la santé et l'étude des maladies sous un autre angle ?
Qu'est-ce que le génome humain ? Quels sont les changements auxquels on peut s’attendre avec l’arrivée de ‘multiples’ génomes humains?

Tous les détails sur http://doiop.com/bist

Un évènement européen DNA-DAY 2012 - ESSAY CONTEST

Un concours européen dans lequel des élèves 15-18 ans écrivent des textes (Essay) sur potentiels et enjeux des développements génomiques. Il y a des prix en €€€ pour l'élève et le maître accompagnant.
L'effet motivant d'un tel projet peut être énorme.

It intends to challenge students to examine, question and reflect on the importance and social implications of genetic research and its applications. Essays are expected to contain substantive, well-reasoned arguments indicative of a depth of understanding of the issues addressed by the selected essay question.

le site est ici http://www.dnaday.eu/ avec les détails et les modalités d'inscription.

Symposium sur la "Neutral Theory of Molecular Evolution"

2011-12-02T16:29:00.001+01:00

L'unité d'Anthropologie de l'Unige organise ce 15 décembre un symposium sur la théorie neutraliste de l'évolution

Cette théorie a marqué les esprits et suscité des débats importants pour de nombreuses raisons. En particulier dans le contexte éducatif elle pose problème parce qu'elle remet très explicitement en cause l'idée de finalité qui es si difficile à transformer.
Une idée qui fait obstacle à la compréhension de l'évolution, surtout parce qu'elle est satisfaisante dans la vie de tous les jours et dans les interactions sociales... Peut-être aussi parce que l'idée d'intention serait si fondamentalement inscrite dans notre psychologie ? (Cf Bio-Tremplins du 29 mai 2009 ici cf L'intentionnalité : un des ressorts fondamentaux de la personnalité ?)

C'est peut-être aussi l'occasion de voir la science comme un débat et pas seulement l'exposé de ses conclusions.

Neutral Theory of Molecular Evolution

A Symposium

15 December 2011 Sciences II, room A300, University of Geneva
Motoo Kimura developed this theory in the 60-70's to explain the high level of molecular diversity observed in populations, stipulating that the majority of mutations were neutral or nearly neutral, but without eliminating the role of natural selection. This theory has been somewhat marginalized in the past two decades. However, it is a fundamental theory that can explain many evolutionary changes. It is also the base of the molecular clock theory used by many researchers for their phylogenetic reconstructions.
Forty years after Kimura, and given the dramatic developments in molecular genetics and evidence of selection in many genes, where do we stand?

Speakers

The Current Status of the Neutral Theory of Molecular Evolution

Prof. Naoyuki Takahata

The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai), Hayama, Japan

Near Neutrality: the Mutational-Hazard Theory of Genome Evolution

Prof. Michael Lynch

Department of Biology, Indiana University, Bloomington, USA

Markets and Gods don't like neutral evolution!

Prof. André Langaney

University of Geneva, Department of Genetics and evolution, Anthropology Unit, Switzerland

Discussants

Prof. Laurent Excoffier

University of Bern, Computational and Molecular Population Genetics, Switzerland

Prof. Michel Milinkovitch

University of Geneva, Department of Genetics & Evolution, LANE, Switzerland

Hosts

Prof. Alicia Sanchez-Mazas, Dr Estella Poloni, Dr Mathias Currat

University of Geneva, Department of Genetics and evolution, Anthropology Unit, Switzerland

Café scientifique, le LUNDI 28 nov "TOUS COBAYES... DES MÉDECINES?"

2011-11-27T09:10:00.001+01:00

Café scientifique, le LUNDI 28 novembre 2011 à 18h30

Musée d'histoire des sciences
(dans le Parc de la Perle du lac)
Trams 13 et 15, arrêt Butini / Bus 1, arrêt Sécheron, Parking adjacent.
ENTRÉE LIBRE

"TOUS COBAYES... DES MÉDECINES?"

Dès 2012, cinq médecines complémentaires (sur la centaine existante) pourront être à nouveau remboursées par l’assurance obligatoire des soins. Une votation populaire en avait décidé ainsi en 2009. Mais comme toujours se pose les éternelles mêmes questions : pourquoi en rembourser cinq et pas une centaine ? Comment prouver l’efficacité des différentes médecines, puisque la loi le demande et dans un délai de cinq ans ? Peut-on appliquer les mêmes critères d’évaluation à la médecine dite « traditionnelle » et aux médecines dites « complémentaires » ? Les praticiens des médecines complémentaires, mais aussi ceux de médecine traditionnelle, devront mieux se former, qui, comment ?

Au-delà du pour et du contre, une invitation à débattre de nos questions de … cobayes.

Avec la participation de :

M. Vincent Barras, Professeur d’histoire de la médecine, Université de Lausanne et Directeur de l’institut d’histoire de la médecine

M. Bertrand Kiefer, Rédacteur en chef de la Revue médicale suisse et membre de la Commission nationale d’éthique

M. Pierre-Yves Rodondi, Médecin agréé, chargé de cours, unité de recherche et d'enseignement sur les médecines complémentaires, CHUV, Lausanne

Animation :

Mme Béatrice Pellegrini, Chargée de recherche au Muséum d’histoire naturelle de Genève

Plus d'informations sur l'activité de Bancs publics sur notre site Site internet http://www.bancspublics.ch
Contact admin@bancspublics.ch
Souscription cafescience-request@bancspublics.ch?subject=subscribe

L'ADN gère ses appartements dans le noyau, il n'est pas une longue ficelle de 2m, ni 2 merguez !

2011-11-14T15:40:00.001+01:00

L'activation de l'ADN : un déplacement entre deux territoires nucléaires ?

L'ADN est souvent décrite comme de longs brins d'ADN et visualisé comme une sorte de X ressemblant à 2 merguez attachées en leur centre, mais des recherches récentes révèlent une organisation tridimensionnelle insoupçonnée dans le noyau interphasique qui pourrait être liée à l'activation des gènes.
Dans ce nouveau cadre théorique, l'équipe du professeur Duboule de l'Université de Genève a publié tout récemment une recherche pourrait faire date : en montrant que l'activation successive des gènes architectes Hox dans l'ordre de leur position sur le chromosome correspond au passage successif d'un compartiment négatif "off" à un compartiment positif "on" à l'intérieur du noyau.
Il pourrait s'agir d'un mécanismes général pour expliquer au moins certaines régulations épigénétiques.
Avec d'autres travaux sur le positionnement de l'ADN dans le noyau, il semble se dégager un modèle très élégant et simple de (certaines?) activations du génome : Simplement passer d'un compartiment à l'autre placerait l'ADN dans un environnement biochimique différent qui l'activerait ou le désactiverait. Les modifications de la chromatine comme la méthylation seraient un effet de cet environnement ? Il est prématuré d'être trop affirmatif, mais il me semble pressentir un de ces rares moments où les savoirs très éclatés que produit la recherche convergent d'un coup vers un modèle relativement simple.

Un ADN linéaire ou replié en "merguez" ?

L'ADN est souvent décrit comme un long brin d'ADN – ou 46 long brins – et la biologie actuelle qui aborde de nombreux problèmes par l'étude des séquences fait référence à une structure linéaire. Selon Prof Bruno Strasser, de l'UniGE cette vision, formulée il y a plus de cinquante ans par Francis Crick comme un "dogme central", a été au coeur de la recherche en biologie moléculaire depuis lors (Strasser, B. J. 2006). Cette perspective, qui réduit l'ADN a sa séquences, a permis l'émergence d'une biologie de l'information plutôt que de la forme. Mais, comme le montrent certains travaux récents, cette vision est probablement trop simpliste.

C'est que l'information pure est peu visuelle et l'enseignement de la biologie a ses traditions...
En effet on représente en général les chromosomes par une figure en X comme deux "merguez" liées au centre. En principe, on explique aux élèves que la plupart du temps la cellule a ses chromosomes non condensés, en "vrac" dans le noyau sous forme de "chromatine". Et que cette représentation en X correspond à la métaphase, un moment très bref de la division cellulaire.
Mais cette image en X est si prégnante qu'elle s'impose partout comme représentation du chromosome, même pour faire référence à d'autres phases du cycle cellulaire, qui sont la très grande majorité du temps de la cellule. C'est une des représentations du matériel génétique les plus utilisées.

Fig 1 : La forme en "2-merguez" s'est imposée comme représentation stéréotypée du chromosome ou de l'ADN voire du matériel génétique. [ img ]Source :inconnue désolé. merci de me signaler si vous trouvez.
Certains schémas cherchent à articuler ces deux représentations : linéaire et "en 2-merguez".

Fig 2 : Certains schémas cherchent à articuler ces deux représentations : linéaire et "en 2-merguez". Gauche [ img ]Source : wikipedia Droite [ img ] : Source ici

Evidemment dessiner l'ADN durant l'interphase est difficile et s'apparente plus aux gribouillis d'un enfant qu'à un schéma scolaire facile à retenir... certains schémas le tentent cependant et montrent bien les difficultés que cela pose.

Fig 3 : Certains schémas tentent de représenter l'ADN durant l'interphase. Au risque de suggérer que l'ADN sort du noyau comme ici. [ img ]Source : http://mcb.illinois.edu/faculty/profile/cmizzen

Une des raisons de cette difficulté est qu'on en savait pas vraiment comment – ou même si – l'ADN était organisé dans le noyau, entre autres parce qu'ils n'étaient pas discernables au microscope. Sauf durant la mitose et la méiose, et tout particulièrement bien à la métaphase... Ce qui explique probablement le succès des "merguez"

L'ADN est la plupart du temps en vrac dans le noyau ?

Pendant longtemps on a ignoré tout de l'organisation des chromosomes dans le noyau qui ne se divise pas. (Meaburn, K. J., & Misteli, T. 2007).
On sait depuis quelques années que l'ADN s'organise dans le noyau de manière complexe mais plutôt groupée par chromosome. Une News And Views de Nature fait le point sur les "Chromosome territories" (Meaburn, K. J., & Misteli, T. 2007):

Fig 4 : Déjà en 2007 on savait que les chromosomes interphasique ne sont pas en vrac dans le noyau. a) par fluorescence on a coloré le chromosome 12 (rouge), chromosome 14 (vert) and chromosome 15 (bleu). b) chaque chromosome est coloré différemment, c) Les territoires des chromosomes ne sont pas compacts. [ img ] Source : Meaburn, K. J., & Misteli, T. (2007) :

Des articles de "Nature" pour les élèves ? vous n'y pensez pas !

Ces infos sont reprises et mises à jour dans un article spécialement préparé pour l'éducation proposé dans le site éducation de Nature Scitable . Misteli, T. (2008) Chromosome territories: The arrangement of chromosomes in the nucleus . Nature Education 1( 1 )

Fig 5 : Visualization of chromosome territories by fluorescence in situ hybridization . B) La position des chromosomes 12, 14 et 15 est indiquée. [ img ]Source : Meaburn, K. J., & Misteli, T. (2007)
Evidemment c'est en anglais ... mais c'est une excellente ressource – gratuite – de documents bien plus authentiques.
L'efficacité pour motiver les élèves de documents extra-scolaires et authentiques à été établie notamment par le prof. (Müller, A.,et al. (2010) de l'UniGE.
On peut d'ailleurs noter que juste après le secondaire ils vont souvent à l'université (!) où la lecture de l'anglais est une exigence en sciences...

Une structure 3-D liée à l'expression des gènes ?

Selon Baker, M. (2011) le prochain horizon en génomique est l'espace : l'organisation tridimensionnelle des chromosomes dans le noyau. Ce n'est pas simplement 2m d'ADN tassés au hasard dans une sphère de 10 micromètres, et les structures varient selon les types de cellules et semblent jouer un rôle encore mal compris dans l'expression des gènes.

Fig 6 : Une structure magnifiquement illustrée dans d'un fragment de 500-kilobase riche en gènes sur le chromosome 16 humain.[ img ]Source :Baker, M. (2011) J. DEKKER/UNIV. MASSACHUSETTS/D. BAU/M. A. MARTI-RENOM/PRINCE FELIPE RES. CENTRE.

On sait depuis un certain temps que les interactions qui régulent l'expression de l'ADN se font parfois avec des séquences apparemment à des distances importantes. Tant qu'on a pensé l'ADN comme un simple séquence on a eu de la peine à conceptualiser comment les séquences aussi éloignées pouvaient participer à la régulation des gènes. D'imaginer qu'elles se replient a permis de comprendre certaines interactions. L'équipe du Prof Strubin de l'UniGe avait participé à comprendre l'importance potentielle de ces interactions en montrant que si on aide artificiellement la machine de transcription à se fixer au début du gène, on augmentes la transcription du gène en question. (Klages, N., & Strubin, M., 1995).

5 manières dont la régulation de l'expression des gènes peut se faire : Figure 7.49 ( Alberts B., et al., 2002) On-line

Fig 7: Tant qu'on a pensé l'ADN comme un simple séquence on a eu de la peine à conceptualiser comment les séquences aussi éloignées pouvaient participer à la régulation des gènes.[ img ]Source : Alberts
On sait aussi que la méthylation inactive des gènes (Alberts B., et al., 2002 ici) de manière durable et le domaine en grand développement de l'épigénétique
On commence a connaitre le mécanisme d'inactivation du Chromosome X décrit dans un très bon review des liens entre l'organisation nucléaire et la régulation génique (Fraser, P., & Bickmore, W. (2007). doi: 10.1038/nature05916 ) Notamment la manière dont différentes parties du même chromosome doivent rester actives pour inactiver le reste dans le cas du Chromosome X.

Fig 8: Les évènements de réorganisation nucléaire lors de l'inactivation du chromosome X sont décrits ici .[ img ]Source : Fraser, P., & Bickmore , W. (2007)

Un compartiment actif et un compartiment inactif ?

La conformation globale du génome dans le noyau a été établie récemment par Lieberman-Aiden, E., et al. (2009).
Ils ont utilisé une technique HiC qui relie des ADN proches avec des sortes de menottes (formol) , relie ces fragments "pris sur le fait" d'être ensemble puis séquence ces fragments pour identifier quelles séquences étaient proches.
Plus précisément, elle consiste à cross-linker les brins d'ADN qui se trouvent proches avec du formaldéhyde, puis à couper en fragments avec une enzyme de restriction ces ADN attachés, puis à relier les extrémités libres des deux fragments d'ADN et les marquer avec de la biotine pour ensuite séquencer ces fragments et identifier leurs positions dans le génome avec des outils bioinformatiques. La technique a depuis été améliorée et est nommée 3C ( chromosome conformation capture) puis 4C quand elle est associée à du séquençage a large échelle ou des microarray.

Fig 9 La technique Hi-C consiste à cross-linker les brins d'ADN qui se trouvent proches avec du formaldéhyde, puis à couper en fragments avec une enzyme de restriction ces ADN attachés, puis à relier les extrémités libres des deux fragments d'ADN et les marquer avec de la biotine pour ensuite séquencer ces fragments et identifier leurs positions dans le génome avec des outils bioinformatiques. . [ img ]Source : Lieberman-Aiden, E., et al. (2009)

Leur étude montre qu'il y a deux compartiments dans le noyau : des zones où la chromatine est ouverte et d'autres où elle est fermée.

" Our results demonstrate that open and closed chromatin domains throughout the genome occupy different spatial compartments in the nucleus. "

Sans tenter ici de faire un review complet de l'épigénétique (CF ici ) on peut relever qu'une séparation spatiale permet d'imaginer des mécanisme très simple pour expliquer l'activation / la désactivation de parties du génome.

Une structure fractale rapproche tout le génome et permet de passer de l'un à l'autre

Leur étude montre aussi que s'établissent des contacts aussi bien entre des zones proches dans l'ADN qu'entre des zones très lointaines : ils la qualifient de globule fractal parce les rapprochements se répètent à des niveaux d'organisation différents ce qui explique qu'il y a autant de chances de rencontre entre des séquences proches que très lointaines. Ce serait pour permettre l'activation / désactivation des gènes en passant d'un compartiment à l'autre.

"At the megabase scale, the chromatin conformation is consistent with a fractal globule, a knot-free, polymer conformation that enables maximally dense packing while preserving the ability to easily fold and unfold any genomic locus. The fractal globule is distinct from the more commonly used globular equilibrium model." Lieberman-Aiden, E., et al. (2009)

Fig 10 D es contacts s'établissent aussi bien entre des zones proches dans l'ADN qu'entre des zones très lointaines : ils la qualifient de globule fractal (C en bas) parce les rapprochements se répètent à des niveaux d'organisation différents (D) ce qui explique qu'il y a autant de chances de rencontre entre des séquences proches que très lointaines. [ img ] Source : Lieberman-Aiden, E., et al. (2009) .

Notre société gagnerait à être fractale ?

La société aurait peut-être bien besoin d'une structure fractale qui rapproche les différentes groupes si éloignés qui la composent et rend facile le passage d'un état d'activation à l'autre...
Et peut-être aussi une éducation qui respecte les différences mais donne à chacun sa chance de quitter état silencieux pour commencer à s'exprimer quelle que soit sa position sociale ?

Les gènes Hox s'activent dans l'ordre en passant du compartiment "off" au compartiment "on"

Les gènes architectes Hox spécifient les structures le long de l'axe antéro-postérieur du corps. Ils s'expriment dans un ordre qui correspond aussi bien à leur position sur les chromosomes qu'à l'ordre des structures corporelles. . Ce qui détermine cette activation successive n'était pas simple à expliquer...

Cf. publication Bio-Tremplins du 5 avril 2011 pour approfondir. [img]

Dans la revue Science du 14 octobre 2011 L'équipe du professeur Duboule de l'Université de Genève publie une recherche qui pourrait faire date : en montrant par la technique (4C similaire à Hi-C décrite plus haut) le passage successif des gènes architectes Hox d'un compartiment négatif "off" à un compartiment positif "on" dans le noyau on suggère un modèle très élégant et simple de leur activation successive dans l'ordre de leur position.
Simplement passer d'un compartiment à l'autre situe le brin d'ADN et ses histones dans un environnement biochimique différent qui les activerait ou les désactiverait.

This bimodal configuration parallels the distribution of distinct chromatin marks, suggesting the existence of a link between the presence of chromatin domains and the formation of 3D chromosomal structures. This model for Hox gene activation would ensure the proper sequence in the transcriptional activation of Hox genes within each gene cluster. Noordermeer, D., Leleu, M., Splinter, E., Rougemont, J., De Laat, W., & Duboule, D. (2011).

Fig 11 : Cette étude révèle passage successif des gènes Hox d'un compartiment négatif "off" (rouge9 à un compartiment positif "on" (Bleu) dans le noyau, de manière correspondante à leur activation. [ img ]Source : Noordermeer, D., Leleu, M., Splinter, E., Rougemont, J., De Laat, W., & Duboule, D. (2011). :

"This work suggests that the colinear activation of Hox genes involves a stepwise transition of each gene from a negative to a positive compartment, which display different biochemical properties and thus results in a physical separation of their regulatory modalities. " Noordermeer, D., Leleu, M., Splinter, E., Rougemont, J., De Laat, W., & Duboule, D. (2011)

Ainsi de considérer le problème en 3-D a probablement permis à certains d'imaginer la nouvelle technique qui a permis à d'autres de faire de nouvelles expériences qui conduisent à revoir les modèles explicatifs...
Un nouveau modèle des phénomènes mène à de nouvelles expériences qui construisent et affinent le modèle. C'est le processus de modélisation. Dans les moments où ils se construisent, on perçoit bien les caractéristiques du modèle (ils sont hypothétiques, ils sont modifiables, ils sont pertinents pour certains problèmes dans certains contextes. (Martinand, J. L., 1996)). Une fois bien établis on finit souvent par les présenter et les utiliser comme "vrais", définitifs, inébranlables, absolus.
Puis on s'étonne que les élèves ne distinguent pas science et dogme.

Un moment historique ?

Il semble donc qu'un changement de cadre conduise à un nouveau modèle : une vision de l'ADN en 3-D dans le noyau a permis d'aller beaucoup plus loin dans la compréhension, par une sorte de retour ironique de l'histoire des idées.
En effet c'est l'idée de simple linéarité de Crick et de flux d'information qui avait permis de voir autrement les données et de comprendre sous l'angle d'une biologie de l'information, génomique et bioinformatique notamment.
Et voilà qu'au coeur de l'information les mécanismes de régulation se comprennent bien mieux en examinant la conformation tridimensionnelle du génome dans le noyau. Ce que l'analyse des séquences ne montre pas, ou pas d'une manière que nous comprenons.
Si cela se confirme nous serions en train de vivre un de ces rares moments où les savoirs très éclatés que produit la recherche convergent d'un coup vers un modèle relativement simple. Qui pourrait assez simplement être présenté aux élèves. C'est en tous cas intéressant de montrer que la science bouge !

Evidemment cette réponse suggère d'autres questions : qu'est-ce qui déplace l'ADN d'un compartiment vers l'autre ? Qu'est-ce qui détermine ces territoires ? des gènes ? etc.
Magnifiques questions pour les jeunes chercheurs parmi nos élèves.

"Scitable is a free science library and personal learning tool brought to you by Nature Publishing Group, the world's leading publisher of science.
Scitable currently concentrates on genetics and cell biology , which include the topics of evolution, gene expression, and the rich complexity of cellular processes shared by living organisms. Scitable also offers resources for the budding scientist, with advice about effective science communication and career paths ."

Le site éducation de Nature Scitable

Fig 12 : Scitable est le site éducation de Nature . [ img ]Source : Nature Scitable

Sources

Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002) Molecular Biology of the Cell . 4th edition.New York: Garland Science; .
Baker, M. (2011). Genomics: Genomes in three dimensions. Nature, 470(7333), 289-294. doi: 10.1038/470289a | intranet.pdf
Crick, F. (1970). Central dogma of molecular biology. Nature, 227(5258), 561-563.
Fraser, P., & Bickmore, W. (2007). Nuclear organization of the genome and the potential for gene regulation. Nature, 447(7143), 413-417. doi: 10.1038/nature05916
Lieberman-Aiden, E., et al. (2009). Comprehensive Mapping of Long-Range Interactions Reveals Folding Principles of the Human Genome. Science, 326(5950), 289 -293. doi: 10.1126/science.1181369
Martinand, J. L. (1996). Introduction à la modélisation. Paper presented at the Actes du séminaire de didactique des disciplines technologiques. extraits intranet.pdf
Meaburn, K. J., & Misteli, T. (2007). Cell biology: Chromosome territories. Nature, 445(7126), 379-381. doi: 10.1038/445379a
Misteli, T. (2008) Chromosome territories: The arrangement of chromosomes in the nucleus . Nature Education 1( 1 )
Müller, A., Kuhn, J., Müller, W., & Vogt, P. (2010). `Modified Anchored Instruction´ im Naturwissenschaftlichen Unterricht: Ein Interventions- und Forschungsprogramm. In D. Höttecke (Ed.), Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens zwischen Phänomen und Systematik, GDCP-Tagungsband 2009. Münster: LIT.
Sexton, T., Schober, H., Fraser, P., & Gasser, S. M. (2007). Gene regulation through nuclear organization. Nat Struct Mol Biol, 14(11), 1049-1055. doi: 10.1038/nsmb1324
Noordermeer, D., Leleu, M., Splinter, E., Rougemont, J., De Laat, W., & Duboule, D. (2011). The Dynamic Architecture of Hox Gene Clusters. Science, 334(6053), 222 -225. doi: 10.1126/science.1207194
Strasser, B. J. (2006). A world in one dimension: Linus Pauling, Francis Crick and the central dogma of molecular biology. History and Philosophy of the Life Sciences, 28, 491-512. article.pdf
Klages, N., & Strubin, M. (1995). Stimulation of RNA polymerase II transcription initiation by recruitment of TBP in vivo. Nature, 374(6525), 822-823. doi: 10.1038/374822a0
Zimmer, C., & Fabre, E. (2011). Principles of chromosomal organization: lessons from yeast. The Journal of Cell Biology , 192 (5), 723 -733. doi:10.1083/jcb.201010058

« Rousseau et les sciences » mercredi 16 novembre

2011-11-14T09:11:00.001+01:00

Rousseau est plus connu pour ses réflexions sur l'éducation, la société et on lui attribue une vision idéalisée de la nature.
Peut-être que celui fait de Genève une de ses patries porte une réflexion sur la science qui peut nous aider à mettre en perspective notre propre rapport à la société et à la science.
Une conférence "entretien" dans le cycle Penser avec Rousseau en 2012 se propose d'y réfléchir avec vous.

Madame, Monsieur,

Rousseau fait rêver ; il donne à penser. Et comme sa pensée est souvent recouverte par les lieux communs et les évidences mornes, l’Université de Genève a décidé de faire entendre son œuvre dans l’espoir de faire penser à son tour.
Une fois par mois, des chercheurs venus d’horizons divers viendront s’entretenir de l’actualité de la pensée de Rousseau lors des Entretiens Jean-Jacques Rousseau.

Le deuxième Entretien intitulé « Rousseau et les sciences » se tiendra le mercredi 16 novembre à 18h15, à Uni Bastions, salle B 106.

On sait mieux désormais que l’anathème du Discours sur les sciences et les arts qui porte moins sur les sciences elles-mêmes que sur leur usage politique et idéologique et, plus précisément, sur la conséquence qu’on pourrait établir entre le progrès scientifique et le progrès moral et politique ne résume pas le tout de la relation de Rousseau aux sciences. Rousseau s’intéressa aux sciences : il étudia les mathématiques, la chimie, la physique, l’optique aussi. Et si des traces de ces études sont présentes dans l’épistémologie de l’Emile, Rousseau est allé jusqu’à consacrer un livre à la chimie : les Institutions chimiques. La richesse de ces relations est telle qu’on a même pu consacrer un colloque important à Rousseau et les sciences en 2003.
Le 16 novembre nous aurons la chance d’entendre Bernadette Benseaude-Vincent, Gabrielle Radica et René Sigrist : ils discuteront du rapport vif, complexe et toujours intense de Rousseau à la science et aux sciences.

En espérant vous retrouver nombreux et nombreuses lors de cette rencontre, recevez, Madame, Monsieur, nos salutations les plus cordiales.

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Penser avec Rousseau en 2012

« Il me semble que tout cela donne furieusement à penser »
Rousseau, Essai sur l’origine des langues, chapitre V, Œuvres Complètes, p. 386
Tout le programme: www.unige.ch/rousseau2012
Pour toute question: rousseau2012@unige.ch

Chimiscope pour s'émerveiller avec la chimie

2011-11-07T22:35:00.001+01:00

Les lecteurs des Bio-tremplins sont en général plutôt des biologistes évidemment, mais plusieurs sont aussi des (bio-)chimistes, aussi ce message peut vous concerner
La Faculté des Sciences a inauguré un nouveau lieu de science où se rendre avec les élèves pour s'émerveiller avec la chimie :

Le chimiscope

le jeudi 24 novembre a eu lieu l'inauguration du Chimiscope, la plateforme innovante pour la promotion de la chimie et de la biochimie a l’Université de Genève.

Didier Perret : équipe du Chimiscope

Chimiscope
Université de Genève – Sciences II
30, quai Ernest-Ansermet
CH-1211 Genève 4
http://chimiscope.ch
chimiscope@unige.ch
plan d'accès: http://maps.google.com/maps?q=46.197966,6.132576

Le sexe du cerveau : de la science aux idees recues

2011-11-02T10:13:00.000+01:00

La question du sexe biologique ou culturel a fait pas mal de débats en France récemment a cause d'un texte du ministère de l'éducation.
Le spécialiste de l'évolution humaine Pascal Picq a ajouté sa contribution au débat dans un article publié par Le Monde.
C'est une position forte et controversée comme il les aime. Ce n'est certainement pas tout le débat.

```
 intranet.pdf  
```

Une belle question vive qui peut intéresser nos ados en recherche de leur identité à la dimension scientifique du débat.
Et qui concerne aussi les représentations qu'ils se font - à travers les nôtres souvent - des métiers et des carrières masculins ou féminins.

A l'heure où les études en sciences expérimentales ont moins la cote, perdre des cerveaux exceptionnels parce qu'elles ne se sont pas senties accueillies ou parce qu'elles n'ont pas imaginé des carrières en science faute de modèles est très regrettable pour tous ...

Neurobiologiste de formation engagée dans des recherches sur les maladies neurodégénératives, Catherine Vidal se consacre parallèlement à la diffusion du savoir scientifique. Son intérêt porte sur les rapports entre science et société, et en particulier sur le déterminisme en biologie, sur le cerveau et le sexe.

Jeudi 10 nov 2011 | 18h. | salle U300 | Uni Dufour

CATHERINE VIDAL, neurobiologiste à l'Institut Pasteur, lancera le débat par une conférence

LE SEXE DU CERVEAU : DE LA SCIENCE AUX IDEES RECUES

Le débat se poursuivra lors d'un workshop

Affiche pour la conférence du 10 novembre (4 871 Ko, )

Les recherches de Catherine Vidal portent sur les mécanismes de la douleur, le rôle du cortex cérébral dans la mémoire, l’infection du cerveau par le virus du sida, la mort neuronale dans la maladie de Creutzfeldt-Jakob et les infections par les prions. Concernée par la vulgarisation, la scientifique interroge régulièrement les rapports entre science et société, notamment la question du déterminisme en biologie

Diabète et Obésité - 15 novembre - visite des laboratoires et rencontre avec les chercheurs

2011-10-28T18:28:00.000+01:00

Lors d'une journée Diabète et Obésité, le 15 Novembre au CMU les chercheurs accueillent vos classes. Voir plus bas et dans la pièce jointe tous les détails de cette journée à ne pas manquer

Une magnifique opportunité de tisser des liens entre la biologie en classe et la recherche, montrer qu'elle bouge, qu'elle produit de nouvelles réponses à des problèmes de santé par exemple.
C'est aussi l'occasion de rencontrer des chercheurs pour que les élèves se fassent une meilleure idée du métier de chercheur-e, et des études en biosciences au moment ou leurs choix d'études se font.

Optimiser les sorties de classe

Ces sorties ont d’autant plus d'effet sur les apprentissages que les élèves ont pu se préparer - par exemple avec des questions à poser aux chercheurs, sur la biologie, sur la vie de chercheur-e, sur les études, sur la science et la société.
Pour qu'ils aient des questions il faut naturellement qu'ils comprennent un peu le problème...
Raven (2007) le décrit ainsi

"Deux formes de diabète sucré sont maintenant identifiées. Les gens atteints du type I, ou diabète insulinodépendant ont perdu les cellules β sécrétrices d'insuline. Ces patients sont donc traités par des injections d'insuline.
Cependant, la plupart des patients souffrent du diabète de type II, ou diabète sucré ne dépendant pas de l'insuline. Ils ont en général un taux sanguin normal d'insuline, ou même supérieur à la norme, mais leurs cellules sont moins sensibles à l'insuline. Ces gens ne requièrent pas d'injections d'insuline et peuvent en général contrôler leur diabète par un régime et de l'exercice." p. 1008

Une définition du diabète sucré ici dans Endocrinology: An Integrated Approach. Nussey S, Whitehead S.Oxford: BIOS Scientific Publishers; 2001.

Pour susciter les questions : un article-choc

Bien que ce soit certainement discutable, une news récente dans la revue Science ( Couzin, J. , 2008) ici suggère que le diabète de type II pourrait être traité chirurgicalement par un bypass gastrique.
"By altering the gut's production of hormones, gastric bypass surgery may be able to eliminate type 2 diabetes. But scientists worry that this radical operation can also cause dangerously low blood sugar"

Fig 1 : Un bypass gastrique réduit la taille effective de l'estomac. Parmi d'autres effets il pourrait éliminer le diabète de type II selon les auteurs de cet article. [img]Source :CREDIT: C. BICKEL/SCIENCE; ADAPTED FROM DEMARIA, NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE 356, 21 (2007)

C'est une option radicale qui suscitera certainement de nombreuses questions sur l'obésité, le diabète, la responsabilité individuelle dans sa santé, etc.
Ces questions débattues, et/ou posées aux chercheur-e-s du CMU – je soupçonne qu'ils-elles n’adhéreront pas aux conclusions de cet article – seraient une magnifique occasion de discuter comment la science progresse par débat et confrontation d'idées.
Une belle occasion d'apprendre à mettre en perspective la science et se distancer des arguments d'autorité : comment décider quelle autorité croire entre la prestigieuse revue Science et des chercheurs du prestigieux CMU ...
Un petit pas pour nos élèves d'accepter que si la science progresse elle est forcément faite d'incertitudes puisque de nouvelles données modifieront un jour les conclusions actuelles...
Un grand pas si on arrive à leur apprendre à construire leurs propres conclusions par la mise en perspective critique des idées, leur débat argumenté. Cf Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (2009) sur comment débattre constructivement.

Pour monter que la science avance et remet en question ses conclusions : une recherche récente.

Une des formes de diabète résulte d'un déficit de production d'insuline, souvent lié à la disparition des cellules β du pancréas qui produisent l'insuline.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Genève avec des chercheurs de Nara au Japon (Thorel, F., et al. 2010) ont réussi a reprogrammer des cellules pancréatiques α (productrices de glucagon) en cellules β (productrices d'insuline) chez la souris ce qui pourrait ouvrir la voie à des traitements du diabète.

Fig 1 : Ilots représentatifs de divers moments après l'ablation des cellules β. En vert la production d'insuline. [img]Source :Thorel, et al (2011)

Ils ont détruit toutes les cellules β en activant la protéine Diphtérique (DT) sélectivement et observé comment les cellules β réapparaissaient spontanément.

Un des ateliers de cette journée portes ouvertes traite de ce thème

Cellules souches et diabète :
Les cellules souches ont le potentiel de produire n'importe quel type cellulaire. Alors pourquoi pas une cellule à insuline pour le traitement du diabète? Comment transformer ces cellules en laboratoire ?

Les auteurs proposent que l'on pourrait envisager des thérapies humaines sur ce principe.
"Such inter-endocrine spontaneous adult cell conversion could be harnessed towards methods of producing β-cells for diabetes therapies, either in differentiation settings in vitro or in induced regeneration."

Un espoir ?

Nous savons que cette thérapie n'est pas pour demain, mais pour dans des années, et seulement peut-être.
Cet espoir justifie sans aucun doute les recherches, mais ne risque-t-il pas aussi de se retourner contre la recherche si dans quelques années nos élèves voient que toutes ces thérapies promises ne se sont pas réalisées, et que les chercheurs – ou leur service de communication – savaient combien d'obstacles il y a depuis une découverte fondamentale jusqu'à une thérapie et combien n'y parviendraient pas. Cela pourrait ébranler la confiance encore très grande - des études le montrent - que le public a envers les chercheurs.
Faut-il laisser entendre – sans le dire – que ce traitement est probable et proche pour défendre la recherche, ou éduquer pour faire des citoyens responsables qui soutiendront la recherche parce qu'ils l'auront mieux comprise ?

(Je reconnais que je pose la question d'une manière qui révèle mon opinion... et j'assume cela)

Sources

Couzin, J. (2008). Bypassing Medicine to Treat Diabetes. Science, 320(5875), 438 -440. doi:10.1126/science.320.5875.438
Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (2009). Energizing learning: The instructional power of conflict. Educational Researcher, 38(1), 37.3intranet.pdf
Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.
Thorel, F., Népote, V., Avril, I., Kohno, K., Desgraz, R., Chera, S., & Herrera, P. L. (2010). Conversion of adult pancreatic α-cells to β-cells after extreme β-cell loss. Nature, 464(7292), 1149-1154. doi:10.1038/nature08894

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

Madame, Monsieur,
La Faculté de Médecine vous invite à la

Journée Portes Ouvertes
Diabète et Obésité - visite des laboratoires et rencontre avec les chercheurs
Mardi 15 novembre, 9h30-18h00
Centre Médical Universitaire (sur inscription)

Pour la 9e fois consécutive, la Faculté de médecine de l'Université de Genève organise une
Journée Portes Ouvertes qui s'inscrit dans la campagne de la Journée Mondiale du Diabète,
axée sur l'éducation et la prévention. Elle a pour but une meilleure compréhension de ses habitudes de vie
et des mécanismes biologiques favorisant le diabète. Cette année, un accent particulier sera porté sur la génétique dans le diabète.

10 stands sont proposés sur un parcours thématique à la carte: le visiteur aura la possibilité de rencontrer chercheurs et cliniciens
et de construire son parcours personnel en faisant sa propre sélection (sur inscription).

Tout public et tout âge.
Programme et descriptif complet sur www.diabete.unige.ch

Les stands à choix, d'une durée de 30 minutes chacun, animés par des chercheurs et des cliniciens

Le diabète chez l'enfant et l'adolescent :
Qu'est-ce que le diabète et comment le traiter? Comment fonctionne une pompe à insuline? Nous mesurerons le sucre dans le sang et nous verrons quels sont les éléments qui font bouger son taux.
Voyage microscopique dans le pancréas :
Un parcours visuel sur la fonction du pancréas. Observez le pancréas et les cellules à insuline à travers différents instruments appartenant au passé ou à la dernière technologie de pointe.
Comment fonctionne la cellule à insuline :
Comment la cellule du pancréas ouvre et ferme le robinet à insuline ? Quels sont les outils des chercheurs ? Nous visualiserons comment les cellules à insuline fonctionnent comme détecteurs de sucre.
Horloge pancréatique et diabète :
Nos cellules ont une horloge biologique rythmée par des cycles d'environ 24 heures. Comment cela influence-t-il la régulation des cellules à insuline et quelle peut-être la conséquence sur l'apparition du diabète?
Le génome pour comprendre le diabète :
Découverte de l’univers fascinant du plan de fabrication de chaque individu, au travers d’une fresque graphique, de mises en scène, d’une sculpture lumineuse de l’hélice d’ADN, de films d’animation scientifique et du journal lumineux sur lequel défile l’intégralité du génome humain.
A la recherche des gènes du diabète :
Y a-t-il des gènes responsables du diabète ? Comment faire pour les identifier ? Nous verrons comment rechercher les empreintes génétiques associées au diabète dans des modèles expérimentaux.
Transgénèse et régénération:
Comment sont générées les souris transgéniques en laboratoire? Est-ce que le pancréas peut régénérer de nouvelles cellules productrices d'insuline chez les souris diabétiques? Pourquoi utilise-t-on des souris transgéniques diabétiques pour étudier la régénération? Quels sont les perspectives pour l'Homme et les futurs traitements du diabète?
La transplantation cellulaire pour traiter le diabète:
La transplantation humaine des îlots pancréatiques est une option thérapeutique pour le traitement de certains diabétiques. Nous verrons comment isoler, purifier, et finalement transplanter ces précieuses cellules.
Cellules souches et diabète :
Les cellules souches ont le potentiel de produire n'importe quel type cellulaire. Alors pourquoi pas une cellule à insuline pour le traitement du diabète? Comment transformer ces cellules en laboratoire ?
Association Genevoise des Diabétiques :
présentation de l'AGD et des aides aux personnes diabétiques.

Pour tout renseignement:
Mme Geneviève Ruckstuhl, 022 379 55 60
Genevieve.Ruckstuhl@unige.ch

IgNobel Le scarabée qui prenait une bière pour sa compagne ?

2011-10-11T07:32:00.003+01:00

IgNobel : étonnant, … mais pas si bête après tout !

The Ig® Nobel Prizes

The Ig Nobel Prizes honor achievements that first make people laugh, and then make them think. The prizes are intended to celebrate the unusual, honor the imaginative — and spur people's interest in science, medicine, and technology.
http://improbable.com/ig/

Dans ce genre irrévérencieux qui le caractérise – et qui peut donner aux adolescents une image moins terne de la science – le prix IgNobel a été décerné avec humour à des recherches qui font "d'abord rire, puis réfléchir".

En ce qui concerne les biosciences les prix décernés sont :
Biologie : à Darryl Gwynne et David Rentz pour avoir découvert qu'une espèce de scarabée tentait de s'accoupler avec un certain type de bouteille de bière australienne.
Médecine : à Mirjam Tuk, Debra Trampe et Luk Warlop, ainsi qu'à Matthew Lewis, Peter Snyder et Robert Feldman, Robert Pietrzak, David Darby et Paul Maruff pour avoir démontré que l'on peut prendre, dans certains cas, de meilleures décisions lorsqu'on a un besoin urgent d'uriner, et de mauvaises décisions dans d'autres cas.Il récompense deux recherches : l'une publié sous le titre magnifique de The effect of acute increase in urge to void on cognitive function in healthy adults par M.S. Lewis et al. qui montre qu'une envie d'uriner diminue les fonctions cognitives autant qu'une nuit blanche, et l'autre :" Inhibitory Spillover: Increased Urination Urgency Facilitates Impulse Control in Unrelated Domains^" qu'elle favorise des choix raisonnables plutôt qu'impulsifs.
On ne devrait emmener des conjoint-e-s dispendieux voir les expositions de voitures ou les bijouteries qu'avec la vessie pleine ?

Nous allons commenter un peu celui de biologie, bien que l'autre suscite aussi cette curiosité qui est un des moteurs de la science :
" Sa grande qualité était l'aptitude à goûter l'étrangeté qui marque l'esprit des véritables chercheurs." MORRIS, Desmond, 1980, La fête Zoologique, Calmann-Lévy

Le scarabée qui prenait une bière pour sa compagne ?

Fig 1 : Le mâle tente de s'accoupler avec le fond de la bouteille de bière, Notez en haut les pièces copulatrices sorties, et en bas la similitude du motif tacheté du fond de la bouteille avec les élytres de l'insecte. [img]Source : GWYNN et al

Le cas de ce scarabée (Julodimorpha bakervelli, un coléoptère Buprestidae ) qui tente de copuler avec un fond de bouteille de bière et persiste pour des heures peut être un exemple qui plaira aux ados. Par ailleurs les Buprestidae sont phytophages et souvent particulièrement beaux (cf images google) .
On peut supposer que la référence à la bière et à la maladresse sexuelle peut attiser leur intérêt. Si on arrive à diriger cette motivation vers l'étude du comportement après les rires gras, les gloussements ou les rougissements gênés.

Fig 1 : Julodimorpha bakervelli : les élytres de l'insecte ressemblent à du verre a bouteille. [img]Source : jeans Photos http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/deed.en
Chez cette espèce les mâles volent et recherchent les femelles qui les attendent immobiles au sol. La couleur et les petites protubérances du fond de la bouteille ressemblent aux élytres. Les chercheurs australiens ont observé que les mâles restent indéfiniment sur les bouteilles sans même se défendre de fourmis qui les attaquent sur les parties tendres de leur parties génitales (Cf. fig 1 en bas) . Lorsque les chercheurs les ont déplacés, les mâles sont revenus vers les bouteilles. Presque tous les cul de bouteilles du secteur étaient occupés par un mâle.
On peut envisager de l'utiliser pour illustrer le stimulus-supranormal en éthologie et montrer que ce phénomène n'existe pas seulement chez l’épinoche et les goélands argentés.

Fig 3 :les classiques exemples de leurres pour le comportement territorial de l'épinoche mâle. [img]Source : Ethologie.unige.ch
Les auteurs relèvent avec humour que la présence de bouteilles dans la nature pourrait perturber la reproduction de ces Buprestidae : les mâles qui restent sur une bouteille n'ont pas de descendants et que c'est une raison de plus de ne pas jeter les bouteilles dans la nature.
En somme une trop grande fascination pour la bouteille de bière ne favorise pas la sexualité...

Sources

Gwynne, D., & Rentz, D. (1983). Beetles on the bottle: male buprestids mistake stubbies for females (Coleoptera). Australian Journal of Entomology, 22(1), 79-80. intranet.pdf
Site IgNobel http://improbable.com/ig/

"TOUS COBAYE... DU BIOBRICOLAGE?"

2011-10-11T07:22:00.000+01:00

Café scientifique, le LUNDI 17 octobre 2011 à 18h30

Musée d'histoire des sciences
(dans le Parc de la Perle du lac)
Trams 13 et 15, arrêt Butini / Bus 1, arrêt Sécheron, Parking adjacent.
ENTRÉE LIBRE

"TOUS COBAYE... DU BIOBRICOLAGE?"

Biobricolage? La première image qui vient à l’esprit en entendant ce terme, c’est peut-être celle de Frankenstein, ou celle du biologiste de garage, tant le mot bricolage rapproche de l’idée du mal fagoté aussi bien par la forme que par l’esprit. Mais dans ce café scientifique, il sera plutôt question des modifications du vivant par différentes sciences, notamment la génétique et la biologie synthétique. Pourquoi et comment fabrique-t-on ex-nihilo des chromosomes de bactéries fonctionnels ? Quelles précautions et quels risques prend-on ?

Que dire des raccords « bricolés » entre le vivant et l’outil électronique et informatique. Par exemple : des yeux artificiels, une chaise roulante commandée par la pensée et peut être même, mais on n’y est pas encore, des nanorobots capables d’opérer d’une tumeur.

Si robocop est d’actualité, s’il existe presque déjà, qu’en faire ?

Affûtez vos questions, et souvenez-vous : dans le respect et la sérénité. Exit la polémique.

Avec la participation de :

M. Bruno J. Strasser, Historien des sciences, professeur à l'Université de Genève

M. José del R. Millán, Professeur, Chaire Fondation Defitech, Centre pour les Neuroprothèses

M. Laurent Roux, Docteur en biologie, Professeur à la faculté de médecine de l'Université de Genève, département de microbiologie et de médecine moléculaire, Spécialiste en virologie.

Animation :

M. Christophe Moreau, épistémologue

Sources

Bancs publics

Enfin un TP où les élèves peuvent explorer l'expression des gènes ?

2011-10-02T18:36:00.000+01:00

L'expression des gènes est un concept difficile pour les élèves

Il nécessite d'abord qu'on distingue le gène de la protéine correspondante.
Ensuite il faut que l'élève comprenne que la présence du gène n'implique pas automatiquement la présence de la protéine, mais qu'une régulation détermine lesquels des gènes sont activés dans une cellule, à un moment donné.
Il lui faut aussi réussir à imaginer que cette activation est différente aussi bien dans le temps qu'à travers l'organisme, pour que l'action coordonnée des gènes dans les cellules, les tissus, les organes produisent les effets parfois visibles comme la couleur des yeux, mais souvent diffus comme la digestion, la croissance ou même l'ensemble des processus qu'on appelle la vie.
Appréhender que le fonctionnement global de l'organisme résulte (au moins en partie dirons-nous prudemment) de l'action des protéines produites dans les cellules est très certainement difficile à croire pour les élèves. Je dis bien croire, car le démontrer aux élèves est à peu près impossible, et même leur donner l'opportunité de l'éprouver au sens de De Vecchi - confronter ce qu'ils ont compris au réel - faute d'expériences ou de TP permettant d'explorer les mécanismes en jeu. L'expérimentation est donc une des méthodes qu'emploie la science pour vérifier et construire des connaissances.
Dans certains cas précis on peut faire éprouver la physiologie en mâchant du pain jusqu'à obtention d'un gout sucré et apparition d'une réaction positive au Test Fehling, par exemple.
En général quand on évoque les expériences en classe, on pense manips et éprouvettes, mais ici ils auront l'occasion de se frotter a des données authentiques pour vérifier leurs hypothèses. La différence est qu'on accède aux données par internet, ce qui est une forme d’"expérimentation" – du moins une forme de construction de connaissances publiables dans Nature et Science – de plus en plus courante à travers toute la biologie.
On aimerait avoir plus d'expériences qui permettent aux élèves de pratiquer ces allers-retours entre ce qu'ils ont compris et la réalité "si j'ai bien compris on devrait voir ceci ..." "Donc si je fais cela il devrait se passer ceci... " on obtient alors des données qui confirment ou infirment et ils peuvent construire une connaissance étayée à partir des données par un raisonnement qui justifie. Ce processus fondamental pour la science permet une construction et une progressive amélioration de leurs modèles explicatifs : c'est la modélisation. Elle nécessite à la fois des opportunités de manipuler ou d'observer et une compréhension de base du phénomène. Assez pour se poser des questions et les comprendre
On manque singulièrement d'opportunités pour les élèves de se confronter à des données sur l'expression des gènes. Or grâce a des chercheurs de l'université de Genève entre autres, on dispose de l'atlas
complet de l'expression des gènes de l'embryon de souris en développement.

Des données authentiques librement accessible en classe !

Pendant quatre ans, huit laboratoires de recherche, dont celui du professeur Stylianos Antonarakis de la Faculté de médecine de l’Université de Genève (UNIGE), ont travaillé à la création de cet impressionnant atlas d’expression génétique, absolument unique en son genre. L’étude a été financée par l’UE à raison de douze millions
d’euros.

Fig 1 : Le logo d'Eurexpress. [img]Source : http://www.eurexpress.org/ee/
Les chercheurs se sont partagés un travail colossal, qui consistait à localiser l'expression détaillée de 18’000 gènes codants dans l’embryon de souris, à 14 jours et demi de gestation. Avec l’aide de puissants outils de robotique et d’imagerie moléculaire, ces scientifiques ont réussi ensuite à traduire leurs découvertes visuellement, comme sur des planches d’anatomie, en faisant apparaître l’expression du gène, parfaitement localisée, en bleu. Ce qui est remarquable est que les élèves peuvent disposer de données authentiques pour interagir avec par un simple accès web.

Impressionnant, mais qu'en faire en classe ?

L'examen de ces données magnifiques ne produit pas spontanément une connaissance, les élèves ont besoin d'être guidés. Là ou l'expert voit immédiatement du sens le novice ne voit rien. Il faut donner à l'élève le cadre qui lui permet de comprendre ce qu'il voit, de développer le regard "au-delà du sens commun" (Astolfi 2008).
Face à ces données nouvelles que la science produit depuis la révolution génomique, nous devons faire preuve d'imagination pour aider les élèves à comprendre la portée de ces recherches et développer ce regard qui "voit en profondeur et construit du sens"...
Pour cela il ne suffit pas de comprendre le mode d'emploi du site, ni même de connaître la logique d'organisation des données proposées il faut imaginer ce qu'on pourrait en faire en classe, à quelles questions il pourrait fournir des réponses. En somme, il faut une question qui guidera l'investigation.

La logique du site

Le site propose des coupes microscopiques sagittales de l'embryon à 14.5 dpc (days post coïtum, pour chaque gène on peut afficher une des 27 coupes sagittales de droite a gauche, et zoomer dans la coupe. De plus les structures anatomiques où le gène s'exprime ont été repérées et offrent l'accès direct aux coupes qui les montrent.

Un bref mode d'emploi

Une aide contextuelle est disponible en cliquant l’icône .
Parmi les 18'000 gènes étudiés, on peut choisir le gène dont on veut visualiser l'expression en introduisant le symbole ou le nom dans "quick search for "

Une
liste de gènes et de leurs protéines que les élèves pourraient connaitre avec leurs symboles a été établie avec Marie-Claude Blatter de l'ISB SIB à l'université de Genève pour un autre cours, mais pourrait donner des idées aux élèves.

Une ou plusieurs protéines apparaissent (ici la myosine).
Cliquer la vignette représentant une coupe (au milieu) permet d'accéder à un explorateur de coupes.
img
Le gène choisi est indiqué par son symbole. Amy1 pour l'amylase
On peut choisir (- et +) laquelle des coupes à travers l'épaisseur de l'embryon (de la gauche à la droite) on veut visualiser.
Un curseur permet de régler le degré de Zoom sur la coupe choisie
A gauche un arbre anatomique présente les structures. Les coupes présentant une expression forte du gène choisi sont indiquées en rouge pour faciliter leur repérage

Lorsqu’une image est annotée, un code couleur indique le niveau d’expression de ce gène dans les différentes structures et ce code est conservé dans l’arbre anatomique (rouge pour forte expression, jaune pour expression modérée et bleu pour faible expression)

La coupe elle-même apparait au centre : ici amylase 1 , section10 (presque au centre) avec une forte expression dans le pancréas qui est bien visible en violet foncé

Fig 2 : La flèche indique le pancréas ou on voit bien le degré d'expression est élevé.
Il y a un artefact (une bulle) un peu plus haut à droite. [img]Source : Eurexpress

Un usage possible

Ce magnifique site peut devenir un outil dans notre palette d'enseignant une fois que nous nous construisons un usage, en imaginons les possibles dans les programmes et lui donnons du sens par rapport a nos objectifs. On devine qu'il y a un énorme potentiel en classe, mais il faut baliser quelques chemins, Bio-tremplins vous en a balisés quelques uns pour commencer.
Imaginons un usage pédagogique : faire découvrir "éprouver" aux élèves que les gènes ne s'expriment pas partout. Prenant un exemple de protéine exprimée de manière très localisée dans l'embryon, cette activité esquissée se traduit pour les élèves par la question :

Peut-on vérifier que l'insuline est produite principalement dans le pancréas ? (Chez la souris)

On pourrait demander aux élèves de trouver où est exprimé le gène de l'insuline INS 2 ( il y a deux insulines chez la souris et le rat)

On le trouve exprimé dans le pancréas section 11 solution : ici

Fig 3 : L'insuline s'exprime
fortement dans le pancréas. [img]Source : Eurexpress

La localisation de l'hémoglobine

Destinée a faire découvrir "éprouver" aux élèves que certaines protéines sont exprimée de manière très large dans l'embryon, cette activité esquissée se traduit pour les élèves par la question :

Peut-on trouver où l'hémoglobine est produite ? (Chez l'embryon de souris)

On choisit Hbb-b1 (symbole de l'hémoglobine bêta "hemoglobin, beta adult major chain")

Solution ici on trouve qu'elle est exprimée un peu partout dans l'embryon

Fig 4 : L'hémoglobine peu partout dans l'embryon . [img]Source : Eurexpress

La myosine : où y a-t-il déjà des muscles dans l'embryon ?

Dans les deux exemples l'expression était presque unique ou quasi-partout. Un exemple qui contraste par son expression liée à un tissus mais à plusieurs endroits de l'organisme est la Myosine (codée Myh3) exprimée dans les cellules musculaires et représentative des fonctions contractiles.
Destinée faire découvrir "éprouver" aux élèves que certaines protéine sont exprimées spécifiquement dans certains tissus dans l'embryon, cette activité esquissée se traduit pour les élèves par la question :

Peut-on trouver où la myosine est produite ? (Chez l'embryon de
souris)

On choisit Myh3
On voit qu'elle est exprimée fortement dans de nombreux tissus comme la
langue, le coeur, etc. Selon les coupes on distingue bien une expression
différentielle.

Fig 5 : La myosine est exprimée dans de nombreux tissues Coupe 13 à gauche ou la langue et le cœur apparaissent clairement et 17 à droite ou les muscles des vertèbres sont très distincts. [img] [img]Source : Eurexpress

La localisation de l'expression de l'amylase :

Destinée à faire découvrir "éprouver" aux élèves les différentes fonctions du pancréas, ou a montrer que l'amylase est aussi produite dans le pancréas (dans le cours de physiologie) cette activité esquissée
se traduit pour les élèves par la question :

Peut-on trouver où l'amylase est produite principalement ? (Chez l'embryon de souris)

On choisit AMY1 (symbole du gène trouvée sur Uniprot avec une recherche sur amylase)
On voit dans le panneau de gauche que l'expression est forte (rouge) dans les coupes 7-14 dans le pancréas. C'est malencontreux que ce soit a nouveau dans le pancréas, mais on peut observer que ce ne sont pas les mêmes zones du pancréas.

Solution ici

Fig 6 : La flèche indique le pancréas ou on voit bien le degré d'expression est élevé. Les cercles irréguliers dans l'image sont des bulles et donc des artefacts à ignorer. [img]Source : Eurexpress

Conclusion

Bio-Tremplins a balisé pour vous quelques premiers usages possibles en classe, qui pourraient s'inscrire dans les chapitres de l'embryologie, de la génétique moléculaire ou lorsqu'on veut montrer les bases
génétiques de la vie. On peut en imaginer d'autres usages en physiologie comme celui sur l'amylase. Ceux qui en auraient balisés d'autres sont bienvenus de nous les soumettre.
Ce qui est intéressant est que l'accès à ces données rend possibles des activités – des TP - ou les élèves peuvent se confronter à des données authentiques de très haute qualité, ce qui en soi peut avoir un effet
motivant en montrant que les savoirs scolaires s'appuient sur la recherche, une biologie qui bouge.
Si on les guide, c'est aussi de nouvelles opportunités pour pratiquer certains aspects de la démarche scientifique en émettant des hypothèses et en les vérifiant.

Sources et liens

Diez-Roux, G., Banfi, S., Sultan, M., Geffers, L., Anand, S.,
Rozado, D., et al. (2011). A
high-resolution anatomical atlas of the transcriptome in the
mouse embryo. PLoS Biology, 9(1), e1000582.
Le site Eurexpress
Une liste de gènes et de leurs protéines établie avec Marie-Claude
Blatter de l'ISB SIB

Remerciements

Dr. LIN MARQ Nathalie pour ses précieuses suggestions et son aide
dans le choix des gènes présentés.
Marie-Claude Blatter pour son aide, les discussions, la sélection
et le maintien de ressources avec l'ISB

Comprendre et discuter la didactique ?

2011-09-06T18:38:00.001+01:00

La recherche en didactique ... obscure ou méconnue ?

La didactique de la biologie est perçue de manière diverse parmi les enseignants. Pour certains elle permet de comprendre ce qui se passe en classe
Un enseignant depuis 30ans, secondaire II dit : "Des années durant je me suis énervé avec des élèves qui persistaient à dessiner du sang oxygéné dans l'artère pulmonaire, puis j'ai compris que leurs conceptions faisaient obstacle et je "travaille avec pour aller contre" comme dit Giordan. Au lieu d'un frustrant travail de Sysiphe, j'ai compris ce qui se passe et je dispose de stratégies pour les aider à changer leurs conceptions."
Pour d'autres c'est inutile. "On ne donne aux élèves que sa passion, son investissement". "On est bon prof ou on ne l'est pas, ça ne s'apprend pas". "Tout ça c'est du jargon inutile ..." "Y'a des articles vraiment creux en sciences de l'éducation !".

Il ne fait pas de doute pas qu'il y a des articles lamentables dans ce domaine-là aussi, comme en biologie ou en physique.
La question est plutôt comment trouver les bons. Ensuite savoir les lire, et les utiliser pour mieux comprendre ce qui se passe en classe ...

Trois exemples provocants…

Un article qui défend l'idée surprenante qu'il faut faire parler les élèves en classe, qu'il y a même corrélation entre la prise de parole et les résultats.
Tanner, K. D. (2009). Talking to Learn: Why Biology Students Should Be Talking in Classrooms and How to Make It Happen. CBE Life Sci Educ, 8(2), 89-94. doi: 10.1187/cbe.09-03-0021.
Elle ne dit pas que plus il y a de brouhaha mieux c'est, mais que l'élève qui ne parle jamais apprend moins, et propose des manières de faire parler ceux qui cherchent à passer inaperçu. C'est aussi une question genre : les filles prennent moins la parole.
Zembylas, M. (2004). Emotional Issues in Teaching Science: A Case Study of a Teacher’s Views. Research in Science Education, 34(4), 343-364. Cet article analyse comment une enseignante qui souhaitait "faire de la science" en stimulant l'enthousiasme de ses élèves a dépassé ses craintes de ne pas tout savoir, s'est libérée du carcan d'une école qui enseigne "pour les résultats aux examens standardisés", et combien le climat émotionnel dans lequel l'enseignante vit la classe est décisif, mais aussi comment elle peut le changer.
Monnet, V. (2009).Quand le conflit aide à progresser Campus(94). Pour autant qu’elles ne soient pas associées à une menace, les divergences intellectuelles peuvent constituer un outil d’apprentissage efficace. Un ouvrage dresse la synthèse de trente ans de recherches sur le sujet | intranet.jpg

Difficile à lire ?

Comme les premiers articles que nous avons lus en biologie, c'est difficile au début, puis on acquiert une maîtrise du genre et des méthodes qui permet de transposer dans sa pratique.
Et on devient vite capable de déterminer si un article vaut la peine d'être lu à fond !
Et de prendre du recul pour discuter cette recherche, avec recul et de manière critique et constructive.

Un cours et un séminaire ouverts

L'équipe de didactique de la biologie du Prof. Bruno Strasser à l'IUFE propose un séminaire de recherche (où on apprend comment trouver, lire et comprendre les articles de recherche en didactique) un cours de didactique qui donne un cadre pour comprendre ces articles. Ces modules sont ouverts à chacun :

Le cours avec B. Strasser et A. Mueller a lieu une semaine sur deux, le lundi, 8h30-12h, à Uni Mail, salle MS 130, dès le lundi 19 septembre. Le programme est disponible ici
cours_didactique_2011_syllabus-strasser-muller.pdf 440k
Le séminaire avec M.-P. Chevron et B. Strasser a lieu chaque semaine le mardi, 17h30-19h, à l'IUFE, Pavillon Mail, salle 207.

seminaire_recherche_didactique_2011_syllabus_chevron-strasser.pdf 271k

Renseignements: bruno.strasser@unige.ch

A donner 1 m de savoirs !

2011-08-31T17:29:00.001+01:00

A donner 1 m linéaire de Nature et Science

Je dois faire de la place et j'ai environ 1m de haut / empilés) d'exemplaires des deux plus prestigieuses revues scientifiques : Nature et Science (elles sons hebdomadaire / bimensuelle et le tas augmente, mais pas la place dans ma chambre... Comme je n'arrive pas à me résoudre à les jeter simplement comme l'on semble faire dans cette société, je les offre :

Les numéros de l'an passé et d'avant sont donc à donner contre bons soins

Il faudrait venir les chercher à Hermance près Genève à un moment a convenir.

La préférence sera données à une école / bibliothèque / accès public mais s'il n'y a pas de demandes je considèrerai les demandes privées et privilégierai des enseignants et des étudiants.

Cordialement

F. Lo

La bulle qui fait branchie

2011-08-25T13:56:00.001+01:00

La bulle qui fait branchie ?

Certaines araignées alimentent avec des bulles d'air sur leur abdomen une plus grosse bulle – comme une cloche d'air sous l'eau – où elles vivent, et Kaplan (2011) rapporte dans une News de Nature qu'une équipe de chercheurs allemands et australiens a mesuré les concentrations d'O₂ autour et dans la bulle pour conclure que l'O₂ qui diffuse vers l'intérieur suffist pour assurer les besoins de l'animal au repos. L'araignée supporte apparemment des concentrations d'O₂ faibles. Elle prolonge ainsi très fortement ses plongées et semble utiliser cette cloche comme organe respiratoire principal : une sorte de branchie extra-corporelle.

Un mode de respiration de plus ?

On connait la respiration pulmonaire et branchiale, les poumons à feuillet des arachnides, et sans doute encore quelques autres formes de respiration, sans compter la respiration par diffusion chez de nombreux animaux. On connait d'autres arthropodes qui utilisent une bulle d'air pour respirer dans l'eau. Mais Argyroneta aquatica, qui passe la quasi-totalité de sa vie sous l'eau dans cette bulle, est encore un cas différent. Son abdomen muni de poils hydrophobes (fig 2a) capture une bulle d'air à la surface et l'apporte vers une sorte de cloche de plongée : une plus grosse bulle qui est maintenue par une toile tissée entre des plantes (fig 2b) et ouverte vers en bas. Elle en renouvelle l'air 2.6 fois par heure environ. Elle se nourrit d'invertébrés aquatiques et de petits poissons (Fig 1)

Fig 1 : Argyroneta aquatica utilise sa bulle comme organe d'échange pas seulement comme réserve. [img]Source : Oxford Scientific/Photolibrary.

Les élèves sont souvent perplexes quant à l'intérêt sur l'usage de l'air et cette bulle par rapport aux branchies qui paraissent plus adaptées dans l'eau.

Les contraintes physico-chimiques de la respiration

Règle 1 : Plus la concentration d’un gaz dans l’environnement est élevée par rapport à celle du milieu intérieur d’un organisme, plus le gaz se répandra rapidement dans l’organisme
Deux faits biologiquement importants découlent de la diffusion des gaz en fonction d’un gradient de concentration : premièrement, la concentration d’un gaz à l’intérieur d’une cellule en activité métabolique doit être inférieure à celle de l’environnement dans lequel il est absorbé passivement.
Deuxièmement, les organismes qui vivent dans des habitats où un gaz est en concentration élevée doivent maintenir un taux de diffusion élevé de ce gaz à l’intérieur du corps.

Règle 2 : Plus la surface disponible pour la diffusion est grande, plus le gaz se répandra rapidement
Le rapport entre la surface et le taux de diffusion a deux conséquences biologiques importantes. Premièrement, les organismes unicellulaires ainsi que les petits organismes pluricellulaires présentent un rapport surface/volume plus élevé comparé aux organismes plus grands. Deuxièmement, les grands organismes pluricellulaires dépendent de structures spécialisées dans l’échange gazeux qui optimisent la superficie d’échange. Les poumons humains, les espaces aériens intercellulaires des plantes et les branchies des animaux aquatiques sont des exemples de ces structures

Règle 3 : Plus la distance qu’un gaz doit parcourir est courte, plus la diffusion de gaz disponible pour l’organisme peut être rapide

Cain (2006) p 471 - 3

Les principes qui régissent les échanges gazeux, et qui contraignent les très différentes structure respiratoires, sont décrits en trois règles par Cain (2006) dans son ouvrage "Découvrir la biologie"

On y trouve aussi p. 473 que le pourcentage d'O₂ dans l'air est bien plus élevé (21%) que dans l'eau ( 0.5-1% selon la T°). Et que la diffusion est bien plus rapide dans l'air.
" En plus de ces différences quantitatives d’O₂ et de CO₂ entre l’air et l’eau, une différence dans le mécanisme de diffusion gazeux existe également entre ces 2 environnements. L’oxygène et le gaz carbonique se répandent plusieurs milliers de fois plus lentement dans l’eau que dans l’air." p. 473.
Ainsi les organismes très actifs et grands dans l'eau doivent avoir de très grandes surfaces d'échange respiratoire : Cain mentionne que la surface des branchies du maquereau nageur rapide fait 50 fois son poids. Alors que chez les baudroies qui nagent lentement ce ratio n'est que de 1. Je présume que le Thon doit avoir un ratio énorme. Et on sait que les petits organismes - notamment unicellulaire - n'ont pas besoin de structures spécialisées car chaque partie de leur organisme est très près de la surface (Règle 3).

Cela explique, en partie, que certains organismes aquatiques comme les dauphins vont respirer dans l'air, et cela donne du sens au fait que certains organismes combinent une respiration à partir de l'air avec un supplément à partir de l'eau.
L'araignée est de taille intermédiaire, et quand même assez active. Comment respire-t-elle dans l'eau avec sa cloche ?

Cette bulle : une réserve ou une sorte de "branchie" ?

On sait, depuis longtemps, que certaines araignées emportent une bulle avec elles sous l'eau pour respirer. Mais un débat entre spécialistes ne permettait pas de déterminer s'il s'agissait d'une simple réserve, qu'elle renouvelle une fois l'O₂ épuisé ou si les échanges gazeux de cette "cloche" constituent une part importante de la respiration. En d'autres termes : respire-t-elle de l'air stocké dans la cloche ou de l'oxygène diffusé depuis l'eau dans cette cloche.
On savait aussi que les bulles de certains insectes absorbent l'O₂ leur permettant d'obtenir bien plus d'O₂ que ce qu'il y a avait dans la cloche au départ. La question de savoir si les araignées profitent aussi de cet effet n'était pas étayée par des données et toutes les hypothèses s'afrontaient.

La News ne le dit pas, mais l'article dont elle est issue est bien plus clair sur les méthodes les présupposés : le coeur de la question est la pression partielle d'O₂ que l'araignée arrive a supporter : plus elle est faible par rapport à l'extérieur ( P_O₂out–P_O₂in ) plus vite l'O₂ diffusera vers l'intérieur. En effet les transferts de gaz à travers la surface de la bulle peuvent être modélisé avec l'équation de Fick de diffusion, , où est le taux de transfert d'oxygène (μmol h^–1), G_O₂ est la conductance diffusive d'O₂ (μmol h^–1 kPa^–1) et P_O₂out–P_O₂in la différence de pression partielle d'Oxygène P_O₂ (kPa) entre l'eau et l'air interne à la cloche.

Fig 2 : Argyroneta aquatica apporte des bulles depuis la surface avec son abdomen (a) et utilise sa bulle -cloche (b) comme organe d'échange pas seulement comme réserve. La cloche peut être petite (b) ou plus grande et accueillir la femelle et le cocon (d) . [img]Source :Seymour, R. S. and Hetz, S. K. (2011)

Dans cette étude, Seymour, R. S. & Hetz, 2011) montrent que l'araignée, Argyroneta aquatica, utilise une cloche d'air comme branchie : non seulement elle y stocke de l'air comme réserve d'O₂ mais aussi comme surface d'échange, ce que les auteurs appellent une sorte de branchie.

Seymour et Hetz ont étudié des araignées Argyroneta aquatica capturées en Allemagne et installées dans des aquariums (les pédants diront aquaria ?).
Avec des sondes à oxygène, ils ont mesuré la pression partielle d'O₂ dans les bulles-cloches et à 5-10 mm plus loin dans l'eau et ceci en présence de l'araignée ou en son absence. A partir du volume d'air de la bulle-cloche et les variations d’Oxygène, ils ont pu mesurer combien d'O₂ entrait et combien était consommé par l'araignée.
Ils ont trouvé que la pression partielle était inférieure à l'intérieur et que les flux d'O₂ suffisaient à alimenter l'araignée au repos en tous cas même dans des milieux stagnants et à température élevée (25-31°). Cependant la bulle doit être réalimentée car l'azote disparait peu à peu en se dissolvant dans l'eau, cela expliquerait les apports d'air réguliers.

This study demonstrates that the diving bell of A. aquatica functions as a physical gill, exchanging enough O₂ from the water to satisfy the requirements of resting spiders at least, even at high temperature and in stagnant water. Frequent replenishment with air from the surface is necessary only in severely hypoxic water or in exceptionally small bells. Bell size is highly variable and can be adaptively matched to ambient P_O₂ and metabolic demand to minimize trips to the surface, an objective with considerable ecological significance. However, replenishment is necessary over longer terms because of N₂ loss from the diving bell.

Les araignées ont montré une remarquable tolérance à l'hypoxie : elles en remontaient chercher une nouvelle bulle à la surface qu'à 10-20% de la pression partielle de l'O2 de l'atmosphère.
Par comparaison, "la plupart des insectes ne paraissent pas à l'aise au-dessous de 4 ou 5 kilopascals d'O₂" explique l'entomologiste John Terblanche de la Stellenbosch University in South Africa, "mais ces araignées descendent à 1 ou 2 kPa sans signes de détresse visible." Il présume que l'araignée dispose d'adaptations remarquables pour supporter l'hypoxie. Ces capacités d'adaptation mériteraient d'être étudiées.

Et le CO2 ?

Dans la news on peut être surpris que la discussion porte sur l'O₂seulement, et pas sur le CO₂ qu'il est probablement aussi tout important d'éliminer. D'autant plus que cela renforce une erreur fréquente chez les élèves (20% selon le projet 2061 du AAAS ) qui ne voient que l'oxygène dans la respiration.
Là aussi l'article d'origine (Seymour, et al (2011) ici) expliquent que le CO₂ est ignoré car il est rapidement dissous dans l'eau et n'intervient pas dans les volumes mesurés.
Ils mentionnent aussi des études qui montrent qu'ajouter du CO₂ dans la cloche déclenche chez l'araignée le renouvellement de l'air en allant chercher des bulles à la surface, mais pas l'O_2. Je présume qu'elle est donc sensible à l’hypercapnie (excès CO₂) plus qu'à l'hypoxie comme nous.

Comprendre vraiment sans lire l'article d'origine ?

On voit combien la seule lecture de la News ne donne guère que la conclusion, sans présenter les enjeux de la question, ni les méthodes de mesure, ni les incertitudes, et tout le contexte qui permet de se construire une connaissance qui ait de l'épaisseur. Savoir que "L'araignée respire par sa cloche " c'est intéressant, mais un peu plat, sans saveur. N'est-ce pas plus goûteux de comprendre un peu plus en profondeur de donner de l'épaisseur à sa connaissance ? Peut-être avez-vous eu ce plaisir en lisant cette publication et l'article ...

Mais alors aider les élèves à découvrir et prendre goût à comprendre, est-ce comme former le goût alimentaire : il faut le développer, les accompagner, pas seulement les laisser se contenter du McDo facile qu'ils préfèrent au début ?
... ce sera le mot de la faim

La plateforme Expériment@l de la faculté des sciences vous offre l'accès aux articles originaux : Comment Obtenir un article mentionné : Get-a-doi

Sources

Cain, M. L., Damman, H., Lue, R. A., & Yoon, C. C. (2006). Découvrir la biologie. Bruxelles: De Boeck.
Kaplan, Matt (2011) Underwater spiders use webs as 'gills'|Nature News9 June 2011 | doi:10.1038/news.2011.357
Seymour, R. S. and Hetz, S. K. (2011) The diving bell and the spider: the physical gill of Argyroneta aquatica J. Exp. Biol. 214, 2175-2181 (2011). doi: 10.1242/jeb.056093 | Extraits intranet.pdf

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Les doigts fripés : comme des pneus pluie?

2011-08-14T19:31:00.000+01:00

Les doigts fripés : une question d'élèves difficile ?

Il nous est tous arrivé de se demander - ou qu'un élève nous demande - pourquoi les doigts deviennent fripés dans l'eau. Une première hypothèse est qu'il s'agirait d'osmose. Mais alors je me demande pourquoi le même effet dans l'eau douce hypotonique et dans l'eau de mer hypertonique ? On devrait avoir un gonflement dans l'eau douce, or cet effet de crêtes et vallées évoque plutôt un dégonflement... Et pourquoi seulement les doigts et les pieds ? Dans une news de Nature, Yong, Ed (ici) présente une hypothèse selon laquelle ces plis seraient activement produits sous le contrôle du système nerveux pour mieux évacuer l'eau lorsqu'on saisit un objet dans l'eau : un peu comme les profils des pneus pluie.

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Fig 1 : Comme des pneus pluie, les doigts deviennent fripés pour mieux évacuer l'eau.

Changizi & al. 2011 (ici), a étudié les causes de ce mécanisme, et il est tombés sur des recherches des années 30 qui montrent que si les nerfs sympathiques sont coupés par une blessure ou inactivés, ou si la vasoconstriciton est empêchée, la réaction ne se produit pas. Cela constitue même un test de l'intégrité du système nerveux (Tindall A, et al., 2006) Changizi précise aussi que nous partageons ces doigts fripés avec les autres primates. Il a aussi observé de nombreux profils de doigts fripés (Cf. fig 2) et noté qu'ils dessinent une sorte d'arborescence peu ramifiée ou plutôt d'étoile déformée partant du point d'appui du doigt, s'écartant dans le sens proximal.

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Fig 2 : Les "fripures" dessinent une sorte d'arborescence ou d'étoile déformée depuis le point d'appui du doigt, s'écartant dans le sens proximal. Source : Changizi, M., Weber, R., Kotecha, R. & Palazzo, J. (2011)

Il écrit que ces arborescences correspondent au profil de drainage optimal pour l'évacuation de l'eau depuis le point du doigt où la pression est maximale ( cf fig 3c).

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Fig 3 : Les crêtes et vallées géographiques des montagnes et des bassins versants (a, b,d) dessinent un profil de drainage correspondent bien au profil des doigts : il serait optimal pour l'évacuation de l'eau depuis le bout du doigt où la pression est maximale (c) Source : Changizi, M., Weber, R., Kotecha, R. & Palazzo, J. (2011)

Il observe que les crêtes et vallées géographiques (Cf. fig 3 a, b,d) dessinent un profil de drainage similaires au profil des doigts et il défend l'idée que cela constitue un profil de drainage optimal pour l'évacuation de l'eau depuis les points où la pression est maximale (c). Il propose que ce profil ait été favorisé dans l'évolution pour évacuer l'eau lorsqu'on saisit des objets dans l'eau ou avec les doigts mouillés, un peu comme les pneus pluie qui évacuent l'eau par les cotés. Il note même que ce système pourrait être supérieur aux pneus puisqu'une fois l'eau évacuée toute la surface de la peau est en contact avec le substrat alors que les crêtes du pneu maintiennent une partie de la surface du pneu loin de la route et réduisent la surface d'adhérence. (C'est pour cela que par temps sec les pneus de compétition "Slick" sont lisses comme le pneu de gauche de la fig 1). Il défend son hypothèse en précisant que le temps pour que les doigts soient fripés (~5 minutes) est bien compatible avec son hypothèse : la réaction n'apparait pas lors d'un bref contact avec de l'eau (lors de la boisson, ou en mangeant un fruit qui dégouline par exemple) mais lors de conditions humides durables ou il peut aider a prévenir le glissement. Le mécanisme apparait aussi plus vite dans des conditions hypotoniques qui ont celles que nos ancêtres primates ont rencontrées (rosée, pluie). Enfin et surtout le fait que les seules parties du corps qui se fripent soient les doigts et les pieds plaide fortement pour son hypothèse.

Pas une "vérité scientifique" mais un vrai débat scientifique !

Cette hypothèse est intéressante : elle propose un nouveau modèle pour expliquer les données. Elle étaye et argumente son affirmation, qui reste interrogative : le titre de l'article est "Are Wet-Induced Wrinkled Fingers Primate Rain Treads? " Cet article lance donc un débat, dans la littérature scientifique et les conférences – c'est le processus de la science. Après pas mal d'échanges peut-être qu'un consensus s'établira. Ce débat peut être tortueux, ne rêvons pas, il est pollué par les enjeux sociaux, moraux, politiques qui font que les humains le sont, mais à la longue, la connaissance progresse. On a fini par accepter que la terre tourne autour du soleil. Ainsi le débat s'envenime puis se calme quand l'idée est acceptée par les scientifiques : le grand public l'appellera "vérité" jusqu'à ce que de nouvelles données relancent le débat. La News de Nature nous fait part de quelques bribes de ce débat : Un contre argument : Xi Chen, un ingénieur en biomécanique de la Columbia University in New York dit que c'est un simple problème mécanique : quand les doigts sont immergés dans l'eau chaude, les vaisseaux se contractent et le tissus se rétrécit par rapport à la peau qui la recouvre et la fait se friper. Le neurochirurgien Ching-Hua Hsieh du Chang Gung Memorial Hospital à Kaohsiung, Taiwan rétorque que cette contre-hypothèse n'explique pas que les doigts se fripent aussi dans l'eau froide, ni que l'absence d'arrivée de sang prévienne le "fripage".

Et nous aussi on a le droit de débattre ?

Allez, je donne l'exemple et j'ajoute ma petite contribution au débat : quand Changizi évoque la supériorité des doigts fripés par rapport aux pneus pluie, je pense que cet argument ne prend pas en compte la vitesse : c'est peut-être optimal pour les doigts de s'aplatir pour adhérer plus, mais pour un pneu à 120km/h je ne pense pas que la peau aurait le temps de coller au goudron après avoir évacué l'eau. Les constructeurs de pneus ont sûrement étudié ce point-là... Enfin je pense. Et vous ?

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Durant ce temps Changizi a naturellement commencé des expériences pour "le test ultime" de son hypothèse : explorer si les doigts fripés agrippent mieux dans les conditions mouillées. C'est vrai que son article était faible pour ce qui est du test de son hypothèse : elle est bien construite, mais les expériences pour la mettre en défaut manquent. Ses premiers résultats sont encourageants : "The results thus far suggest that, yes, being pruney helps." Ces résultats seront sans doute publiés un jour, puis discutés et critiqués bien sûr ! Pour le moment il n'y a pas de certitude : on peut croire ou non, mais la connaissance scientifique reste incertaine par définition susceptible de changer avec de nouvelles données. Il y a donc débat. Nous pouvons le suivre, ou lancer nos neurones avec délice sur les pistes ouvertes par cet article. Et peut-être ceux de nos élèves ? Cet article pose un problème qui permet d'envisager des expériences qu'on pourrait faire en classe : tester le temps d'apparition des doigts fripés, vérifier si la concentration en sel de l'eau a un effet, si la température a un effet sur la vitesse d'apparition ? Et bien sûr si l'effet d'adhérence accrue se confirme.

Sur un plan éducatif, une question qui "titille" : une question féconde ?

C'est une belle question : si on prend la peine d'aider les élèves à comprendre le problème elle peut lancer une investigation : elle est ouverte, féconde, permet d'explorer plus spécifiquement l'osmose, ou la régulation de l'irrigation, le système nerveux végétatif, les parentés évolutives entre primates, etc.

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C'est aussi une façon de montrer aux élèves la science non pas comme une somme de vérités définitives à connaître mais comme un processus : Une manière de valider, basé sur des données, par l'argumentation. Une science qui trébuche peut-être, mais avance ! Une science ou on accepte qu'il n'y a pas de certitude définitive. Et donner aux élèves la chance de déguster la saveur de connaître scientifiquement : d'argumenter et de discuter eux-mêmes, si on leur fournit les données, un peu de cadre et d'encouragement et pas seulement les conclusions... Apprendre à décider sur la base des faits et des éléments du débat, accepter les incertitude c'est aussi mûrir et devenir citoyen responsable.

Bio-Tremplins vous aide à disposer plus facilement des données et du cadre : c'est un Tremplin vers les articles d'origine où les trouver !

Ils sont indiqués ci-dessous et le numéro de référence doi: permet de les retrouver

La plateforme Expériment@l de la faculté des sciences vous offre l'accès aux articles originaux :

Comment Obtenir un article mentionné : Get-a-doi

Sources

Changizi, M., Weber, R., Kotecha, R. & Palazzo, J. (2011), Are Wet-Induced Wrinkled Fingers Primate Rain Treads? Brain Behav. Evol. doi:10.1159/000328223 (notez que celui-ci ne marche pas à l'heure ou j'écris ces lignes, je l'ai signalé il sera réparé je pense)| par contre voici l'article ici pdf
Tindall A, Dawood R, Povlsen B (2006): Case of the month: the skin wrinkle test – a simple nerve injury test for paediatric and uncooperative patients. Emerg Med J 23:883–886. doi:10.1136/emj.2005.031377
Yong, Ed. (2011), Pruney fingers grip better, Nature News, 28 June 2011; | doi:10.1038/news.2011.38

4èmes Journées de microbiologie Lundi 12 et mardi 13 septembre 2011

2011-08-07T18:11:00.001+01:00

Un évènement qui ne manquera pas d'intéresser de nombreux lecteurs des Bio-Tremplins :

Un événement à ne pas manquer !

Programme des journées

LES MICROBES: MENACE OU ESPOIR

Le mot « microbes » évoque souvent des organismes invisibles dont nous devons nous protéger et nous débarrasser à coup d’antibiotiques et de désinfectants. Mais que savons-nous vraiment de ces micro-organismes ? Pourquoi les chercheurs s’y intéressent-ils ? Sont-ils tous néfastes ? Certains auraient-ils un potentiel bénéfique? La 4e édition des journées de microbiologie sera consacrée à la diversité microbienne. Les 12 et 13 septembre prochains petits et grands pourront ainsi venir découvrir ce monde fascinant de l’infiniment petit. Deux conférences publiques mettront à l’honneur les micro-organismes de l’extrême et le monde fascinant des virus mangeurs de bactéries. Pour les écoles, un programme adapté à chaque degré sera proposé, entre 8h30 et 16h00. Par ailleurs, des visites de laboratoires seront organisées pour le grand public en fin de journée, sur inscription. Pour les écoles – d Les organisateurs : Pr Jacques Schrenzel (Hôpitaux universitaires de Genève) Pr Patrick Linder (Faculté de médecine, Université de Genève) Dr Karl Perron (Faculté des sciences, Université de Genève)

PROGRAMME PROVISOIRE

Conférences - 18h30

Lundi : « Archae, les microbes de l’extrême » Par le Professeur Patrick Forterre de l’Institut Pasteur
Mardi : « les bactériophages, des virus dévoreurs de bactéries » Par le Professeur Dominique Belin de la Faculté de Médecine Visites de laboratoire – 17h30 à 18h15 Visites de laboratoires de bactériologie Sur inscription : bioutils@unige.ch Pour les écoles – de 8h30 à 16h30

Durant la journée, le CMU ouvre ses laboratoires de bactériologie aux classes en proposant des activités adaptées aux écoles primaires, cycles d’orientation et écoles du post-obligatoire. Un programme sur mesure sera mis en place avec les enseignants, qui doivent s’annoncer à bioutils@unige.ch Exemples d’activités proposées : - Atelier « Détection de bactéries dans notre environnement » - Rencontre et discussion avec un chercheur en microbiologie - Visite de laboratoire

Vos réponses au questionnaire Bio-Tremplins juin 2011

2011-07-04T15:24:00.001+01:00

Brève analyse des réponses.

Que sont les Bio-Tremplins ?

La discipline de référence biologie subit une profonde mutation, la plupart des chapitres sont transformés et les connaissances augmentent énormément : l’enseignement ne peut ignorer cette évolution.

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 repérer les domaines en changement important pour l’enseignement, 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 les transformer en connaissances personnelles est décisive et nécessite de nouvelles compétences.

Vous avez été 38 à répondre dans le délai très court.
Cette analyse vise à dégager les éléments principaux concernant les usages et l’influence sur l’enseignement de cette publication électronique : Bio-Tremplins.

Synthèse expresse –16 juin 2011

Les Bio-Tremplins ont pris la forme de 41 publications au cours de l'année 2010-2011. Le nombre d'inscrits recevant la publication par mail a augmenté régulièrement pour atteindre le nombre réjouissant de 240 sans compter ceux qui lisent le Blog. Plus d’enseignants déclarent cette année que les Bio- Tremplins ont modifié leur façon d’enseigner.
Elles sont considérées par les répondants au sondage comme franchement utiles, lues avec assiduité et sont exploitées plutôt à travers l’activité du maître qu'en classe. Cette publication reste vue comme une source d’information pour le maître, et le tremplin vers les publications d’origine reste limité. L’offre par Expériment@l d’accéder à ces revues pourrait changer cela, mais les premiers signes sont timides. La longueur des articles paraît adaptée. Les répondants disent qu'elles stimulent leur curiosité, donnent du recul sur l'évolution de la discipline, modifient leur regard sur le biologie et leur enseignement. Les Bio-Tremplins aident à prendre conscience de la recherche à l'UniGE. Ces résultats restent globalement très stables par rapport aux années précédentes, sauf une progression de ceux qui déclarent avoir changé d’approche dans leur enseignement de certains chapitres. On peut y voir un indice que les effets à long terme d’un travail en profondeur d’évolution des enseignements se manifestent progressivement.

L'analyse des résultats du sondage est disponible ici
```
 Analyse-enquete-biotremplins-VI-011.pdf   
```

Le soutien de la DGPO à la publication a été renouvelé : elle est donc reconduite.

"Génome - voyage au cœur du vivant", désormais au CMU.

2011-06-20T13:46:00.001+01:00

Même si on y est allé, même si on n'y est pas allé, même pour les nombreux lecteurs internationaux de ces Bio-Tremplins cette expo offre des retombées éducatives intéressantes. Notamment les "gènes de la semaine" qui font vivre ce génome en illustrant un gène par jour avec une interview d'un spécialiste sur un gène par semaine

Rendre vivant le génome...

Pour les élèves le génome reste très abstrait, surtout en tant que séquence. Or ces séquences sont de plus en plus la "matière à expérimenter " des chercheurs. Au coeur de la biologie actuelle,on glisse d'un ADN vu comme molécule vers un ADN vu comme séquence ! Prendre conscience de la place centrale que ces séquences occupent dans la façon de pratiquer la biologie, discuter comment et où intégrer ces nouvelles approches de la biologie dans les cours sont des questions qu'on ne peut bientôt plus éluder... Elle avait fait l'objet d' une publication Bio-Tremplin de février 2010

L'expo "Génome - voyage au cœur du vivant" qui avait été un succès phénoménal durant le 450 de l'unige est à nouveau disponible, au CMU

Génome

Bonjour à toutes et à tous,

Nous vous invitons à venir découvrir ou redécouvrir l'exposition "Génome - voyage au cœur du vivant"
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L'exposition "Génome - voyage au cœur du vivant" élit domicile au Centre médical universitaire dès le 9 juin prochain. Conçu par les généticiens de l'UNIGE et réalisé par le scénographe François Confino, le contenu du noyau géant, qui a occupé l'île Rousseau durant quatre mois et demi à l'occasion du 450e anniversaire de l'Université, va retrouver une nouvelle vie à la Faculté de médecine.
Le franc succès qu'avait rencontré l'exposition en 2009, avec plus de 127 000 visiteurs, dont 1300 élèves – tous niveaux d'enseignement confondus, a poussé l'UNIGE, en collaboration avec l'un des principaux partenaires de l'exposition – les HUG – à pérenniser cette installation en tant qu'instrument pédagogique et de vulgarisation scientifique.
Le visiteur pourra donc découvrir, ou redécouvrir, l'univers fascinant du plan de fabrication de chaque individu, à travers différents éléments de l'exposition que sont la fresque graphique, les mises en scène, la monumentale sculpture lumineuse de l'hélice d'ADN, les films d'animation scientifique et, bien sûr, le journal lumineux sur lequel défile l'intégralité du génome humain.

Cordialement

Sophie Hulo

Bio-tremplins : Votre avis nous est indispensable !

2011-06-14T14:30:00.000+01:00

Presque une fois par semaine, vous recevez les Bio-Tremplins.

Pour faire un bilan sur ce qu'ils vous ont apporté, je vous invite donc à remplir le questionnaire ici (5 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 n'a pas encore reçu de réponse claire.

… 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 2010 est ici.

Les cônes, les bâtonnets et... les ipRGC !

2011-06-06T15:38:00.000+01:00

Si on ne les cherche pas on ne trouve pas d'autres photorécepteurs

Fig 1 : En plus des cônes et des bâtonnets, notre rétine contient des cellules ganglionnaires sensibles à la lumière : ipRGC illustrés en bleu. [img]Source : Lok, Corie. (2011)

Dans une Feature News de Nature, Corie Lok (2011) Obtenir cet article : Get-a-doi discute une découverte récente Zaidi, F. H. et al. (2007) qui remue le domaine de la recherche sur la vision. Certaines des cellules ganglionnaires de la rétine contiennent de la mélanopsine et sont sensibles à la lumière ( surtout bleue). Leur fonction d'intégration des influx depuis les cônes et bâtonnets avait masqué leur rôle de photorécepteurs. Ils participeraient aux rythmes circadiens, à la détection des niveaux de lumière ambiante et pourraient même activer certains apprentissages. La question des effets de certaines lumières ambiantes colorées sur la physiologie et le comportement - un peu suspecte jusqu'à récemment - est en pleine recherche et reprend de la respectabilité.

Un jour une femme complètement aveugle depuis 50 ans suite à une maladie génétique qui avait détruit ses cônes et bâtonnets dit voir une sorte de lueur faible quand un panneau s'éclaire de bleu. Russell Foster - un des auteurs à l'uni d'Oxford- dit Zaidi, F. H., et al. (2007) Obtenir cet article : Get-a-doi dit avoir été complètement bluffé . On connaissait les ipRGC depuis 2002, mais on pensait qu'il servaient seulement à synchroniser l'horloge circadienne.

Comment distinguer une cellule photosensible d'une qui intègre les influx d'autres cellules photosensibles ?

Ce qui a rendu difficile la découverte de ces cellules ganglionnaires est que le modèle dans lequel on travaillait expliquait aussi très bien les données : ces cellules intègrent en effet les influx de plusieurs photorécepteurs : ce n'est pas très facile à distinguer d'une photo-réception propre. Il a fallu que des données discordantes : Forster dans les années 1990 découvre que des souris dont la rétine dégénérait avaient une réponse circadienne à la lumière indistinguable des souris normales. Mais les yeux étaient bien nécessaires à cet effet. Le scepticisme a été très grand au début : lors des premières conférences de Forster des chercheurs se sont levés et sont sortis de la salle ! Même (surtout?) chez les chercheurs du domaine on avait perdu de vue que toute connaissance scientifique repose sur des données et que de nouvelles données peuvent remettre en question une certitude pourtant considérée comme solide. En sciences Astolfi rappelle que " les « faits» sont des interprétations qu'on ne remet plus en question, souvent parce qu'on a oublié (individuellement et collectivement) par quel découpage du monde ils ont été construits." Astolfi, J. P. (2008)

Trébuche mais avance ...

Finalement l'idée a fait son chemin... et une course de vitesse s'est terminée ex-aequo avec d'autres chercheurs: Hattar, S., et al (2002) Obtenir cet article : Get-a-doi qui ont aussi montré que 1% des cellules de la couche ganglionnaire expriment la mélanopsine chez la souris et on sait que c'est moins encore chez l'humain.

Mélanopsine @ UniProt Q9UHM6OPN4_HUMAN
Modèle 3-d ici

Ce que Zaidi, et al. montrent est que les effets vont beaucoup plus loin : contraction des pupilles, suppression de la mélatonine, augmentation de la vigilance, et même conscience de la lumière. Ils disent avoir mis en évidence des effets sur :"circadian, neuroendocrine, and neurobehavioral responses to light, and even visual awareness of light " . Ces effets sont maximaux dans le bleu ( 480 nm) où les ipRGC sont les plus sensibles cf figure 2.

Fig 2 : Spectres des cônes, bâtonnets et les "nouveaux" ipRGC- [img]Source : Lok, Corie. (2011)

Des effets sur l'apprentissage ?

Steven Lockley et ses collègues, à la Brigham and Women's Hospital à Boston, ont testé les temps de réaction de 16 volontaires sains exposés à de la lumière bleue ou verte durant 6.5 heures. Ceux exposés à la lumière bleu ont eu des temps de réaction plus rapides moins d'erreurs d'inattention. Cela ouvre un potentiel de manipuler la lumière ambiante pour être plus efficace. Mais pose la question des effets de longueurs d'ondes auxquelles notre évolution ne nous a pas préparés avertit Van Gelder, neurobiologiste et ophtalmologue à l'University of Washington, Seattle. . "Alors que les éclairages LED riches en bleu se généralisent nous avons besoin de réponses rapides !"

Une question collatérale pour exploser les esprits curieux...

Sur la figure 2, le spectre des cônes rouges n'est pas aussi simple que celui de nombreux ouvrages scolaires. Pourrait-il y avoir un lien avec la représentation en roue des couleurs : le cercle chromatique. Une représentation sur laquelle repose une part essentielle des arts graphiques, de l'impression et des affichages de toutes sortes. Une circularité qu'on prend pour un fait établi sans en discuter les causes.

<--- ? --->

En somme pourquoi un spectre ( linéaire ) devient-il circulaire dans la perception humaine des couleurs ? Ou, pour mettre sur la piste : pourquoi est-ce qu'ajouter du rouge au bleu donne-t-il l'impression du violet ?

Bonne nuit .-)) P.S. N'imaginez pas que j'ai une réponse définitive, c'est une vrai question ouverte pour moi.

Sources

Astolfi, J. P. (2008). La saveur des savoirs. Disciplines et plaisir d'apprendre. Paris: ESF.
Foster,r.G.et al.J.Comp.Physiol.A169,39–50 (1991).
Hattar, S., Liao, H.-W., Takao, M., Berson, D. M. & Yau, K.-W. Science 295, 1065-1070 (2002). | Article | PubMed DOI: 10.1126/science.1069609 intranet.pdf
Lockley, S. W. et al. Sleep 29, 161-168 (2006). | PubMed
Lok, Corie. (2011). Vision science: Seeing without seeing | Nature News Feature 469, 284-285 19 January 2011| doi:10.1038/469284a
Zaidi, F. H., Hull, J. T., Peirson, S. N., Wulff, K., Aeschbach, D., Gooley, J. J., Brainard, G. C., et al. (2007). Short-Wavelength Light Sensitivity of Circadian, Pupillary, and Visual Awareness in Humans Lacking an Outer Retina. Current Biology, 17(24), 2122-2128. doi:16/j.cub.2007.11.034
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Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Papillons nocturnes et dessin

2011-06-02T22:40:00.000+01:00

Les sphinx, des insectes hors catégorie, les voir, les dessiner.

Parmi les papillons, les sphinx sont souvent impressionnants, par leur taille, leurs motifs, leur apparence.

Fig 1 : Une espèce de cheniile de sphinx, sauf erreur de l'euphorbe[img] [img]Source : F.Lombard
Pour une fois que les animaux extraordinaires ne sont pas à l'autre bout de la planète dans des climats et des lieux dignes d'Indiana Jones, profitons de la présence d'experts pour mieux les connaitre parmi de nombreux autres insectes nocturnes. Les naturalistes romands proposent une formation locale qui aidera à se sortir des corrections et des élèves râleurs...

Fig 2 : Une espèce de chenille de sphinx, sauf erreur sphinx de la vigne. [img] [img]Source : F.Lombard

Amis des sphinx et des pâquerettes (par exemple), bonjour.

Je profite de ce petit mot (quasi) printanier pour vous dire qu'il reste quelques petites places pour la fameuse excursion nocturne de ce vendredi soir 3 juin (21h00-24h00). Nous partirons à la recherche des sphinx avec le dessinateur et graveur Pierre Baumgart. Avec un drap blanc et une lumière, nous parcourrons le jardin botanique de Genève et nous y apprendrons à observer et à dessiner les papillons de nuits de par chez nous. Surprises colorées garanties. (Aucun besoin de savoir dessiner pour venir ; cherchez une autre excuse... ) N'hésitez donc pas à vous inscrire ! A très bientôt j'espère ! Laurent Burgisser www.naturalistes-romands.ch

André Giordan commet une erreur : il s'en va !

2011-05-20T09:51:00.000+01:00

André Giordan commet une erreur : il s'en va !

La tradition veut que lors de son départ un professeur d'université donne une leçon d'adieu qui est particulière et qui fait une sorte de bilan ou de tremplin vers la suite : chacun marque de son style personnel ce moment fort et souvent émouvant.

Fig 1 : La leçon d'adieu de André Giordan . [img]Source : FAPSE

La personnalité originale et parfois irrévérencieuse d'André Giordan, sa carrière centrale dans la didactique des sciences, son positionnement entre recherche très académique et implication dans les écoles devraient donner à ce moment un relief particulier : il a choisi de la mettre sous le signe d'une réflexion sur l'erreur. Par modestie il mentionne les siennes.

Pour un didacticien la question du statut de l'erreur est décisive :entre Faute culpabilisante, révélation des conceptions des élèves, point de départ d'une transformation, ou manifestation d'un dysfonctionnement du système éducatif les positions sont très diverses. Et la manière d'aborder les erreurs détermine la manière dont un enseignant aide l'élève à progresser, c'est donc une question cruciale.

Trois citations pour relancer la réflexion.

Pour (J.-P. Astolfi, 1999) l'erreur est moins une faute donnant lieu à une sanction qu'un indice précieux sur les fonctionnements des processus d'apprentissage.

« L'erreur n'est pas seulement l'effet de l'ignorance, de l'incertitude, du hasard (...) , mais l'effet d'une connaissance antérieure qui avait son intérêt, ses succès, mais qui, maintenant, se révèle fausse, ou simplement inadaptée. » G. Brousseau G. (1976)

"Le statut de l'erreur diffère selon les conceptions théoriques

Selon le behaviorisme, l'enseignement doit viser un apprentissage sans erreur. Ce dernier se réalise par exercice, répétition et renforcement des "bonnes réponses". L'élève est progressivement guidé vers la réalisation d'un objectif (l'apprentissage programmé). L'enseignement dit inductif, qui inspire bon nombre de disciplines, illustre bien cette conception.
Selon le constructivisme, l'apprentissage est un processus de réorganisation de connaissances généralement conflictuel (les connaissances nouvelles s'appuient sur des connaissances anciennes qui peuvent être remises en cause). L'erreur témoigne donc des difficultés que doit résoudre l'élève pour produire une connaissance nouvelle ; on évoque alors le fameux conflit cognitif que l'élève doit résoudre. La correction de l'erreur par un élève indique ainsi qu'il a surmonté ces difficultés en construisant une réponse nouvelle.
Selon les conceptions issues de la théorie de l'information, les erreurs proviendraient d'un défaut de représentation de la situation, de stratégie de réponse ou d'un contrôle insuffisant." Amigues, R. (2000?).

La position d'André Giordan sera sans doute intéressante : il faudra aller l'écouter !

Leçon d’adieu

André GIORDAN

Mes (ratés, manques, faiblesses,..) = qu'apprendre des "erreurs" pour rebondir ?

MARDI 31 MAI 2011 À 17H 00 SALLE S130 UNI MAIL Bd du Pont-d’Arve 40

André Giordan, professeur de didactique et épistémologie des sciences, a dirigé le Laboratoire de Didactique et épistémologie des Sciences (LDES) qu’il a fondé en 1980. Président de la Commission internationale de Biologie, Éthique et Éducation, expert pour Sciences in Society de la Commission européenne et président fondateur du réseau et des Journées internationales sur la culture, l’éducation et la communication scientifique et industrielle, André Giordan est reconnu comme un pionnier sur le plan international, notamment par l’UNESCO et la Communauté européenne, en éducation au développement durable, en didactique et épistémologie des sciences.
Ses travaux sur la démarche expérimentale en classe, la prise en compte des conceptions des chercheurs ou des apprenants dans les processus d’élaboration du savoir lui ont permis de créer un modèle didactique dit « allostérique » qui fournit des outils et des ressources pour les enseignants et les médiateurs. Dans ce cadre, il est aussi reconnu pour avoir introduit de nombreuses innovations pédagogiques.
Auteur de 35 livres, dont 4 best-sellers en éducation (Les origines du savoir, L’Enseignement scientifique, comment faire pour que ça marche, Apprendre, Apprendre à apprendre) traduits en 10 langues, y compris le coréen, le japonais et le chinois, André Giordan est considéré un des principaux chercheurs en didactique des sciences en Europe.

Sources

Amigues, R. (2000?). Petit vocabulaire raisonné à l'usage des enseignants débutants. from http://recherche.aix-mrs.iufm.fr/publ/voc/n1/amigues1/index.html
Astolfi, J. (1997). L'erreur, un outil pour enseigner: ESF.
Brousseau G. (1976) Les obstacles épistémologiques et les problèmes en mathématiques. In : (1983) Recherches en didactique des mathématiques. 4(2) 164-198.

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Intelligent Design : L'imposture du créationnisme scientifique

2011-05-20T09:50:00.000+01:00

Nous avions déjà discuté dans les Bio-Tremplins de créationnisme avec M. Milinkovitch

lundi 31 mai 2010Le créationnisme évolue...Le créationnisme s'insinue dans les écoles et s'affiche sur les murs ... faut-il réagir ?

Voici une conférence qui promet d'être excellent car son auteur est très communicant et très compétent :

Conférence Tout public

Intelligent Design

L'imposture du créationnisme scientifique

Prof. Michel Milinkovitch

Département de génétique et évolution

Section de Biologie

Mardi 24 mai 2011

18h30

Uni Dufour

Pour plus d'informations:

http://www.unige.ch/presse/lejournal/journal_web.pdf

25 Mai, Mini-colloque de didactique de la biologie

2011-05-12T15:27:00.000+01:00

« Investigation et modélisation du vivant ? » par Maryline Coquidé

La modélisation à l'école ?

Un modèle ce peut être un tronc humain en plastique avec les organes amovibles , une cloche avec une membrane en caoutchouc pour représenter la cage thoracique, et parfois aussi une simulation informatique comme Neurodule. Un modèle scientifique c'est aussi une compréhension assez aboutie, mais forcément temporaire d'un phénomène scientifique : un modèle des voies biochimiques du cancer, (Source Alberts (2002)
et d'autres sans doute. Il y a donc de nombreux sens à ce terme, et ce qu'est un modèle, une métaphore et une simulation aurait besoin d'être clarifié, pour commencer.
Au-delà, ce qu'on devrait en faire en classe est encore bien plus important. Et plus difficile.

Le PER (Plan d'étude Romand) définit une compétence qui chapeaute les sciences expérimentales : la MSN 35 modélisation. Ce qu'il faut entendre par là et comment l'intégrer à nos enseignements est en train de se construire, et ce colloque tombe bien pour donner quelques éléments de réflexion à ceux qui veulent de temps en temps lever le nez du guidon et repenser ce qu'est note discipline, comment elle se définit dans la nouvelle configuration des sciences expérimentales, mais aussi comme une discipline qui est en train de muter.

Une biologie plus numérique

La biologie est de plus en plus capable de produire des modèles numériques qui prédisent le fonctionnement d'un système complexe comme une cellule (Simpson, M. L. (2006).
Le rapport Bio2010 du NRC insiste sur les compétences numériques " " it is important that all students understand the growing relevance of quantitative science in addressing life-science questions. " (Bio2010). On y trouve un catalogue très détaillé et bien argumenté des compétences requises d'un chercheur en bio-médecine. (NRC 2003, p. 42-43)

Il n'est évidemment pas question de demander à chaque prof de bio de devenir un ingénieur, mais il est probablement important pour chacun de comprendre assez de ces recherches pour les mettre en perspective. Toutefois la place de la modélisation en biologie n'est pas celle de la physique, ni de la chimie, et comment gérer des cours qui seront à cheval ou au milieu de ces disciplines est encore à inventer...

Une spécialiste qui a pas mal réfléchi peut faire gagner du temps à notre réflexion

Maryline Coquidé a beaucoup travaillé sur les manières de comprendre la place de la modélisation en biologie (Coquidé, M., & Le Maréchal, J.-F. (2007). Modélisation et simulation Aster, 43(43).
Elle a aussi étudié l'investigation qui est promue un peu partout en Suisse et en Europe. ( Coquide, M., Fortin, C., & Rumelhard, G. (2009, Novembre). L'investigation: fondements et démarches, intérêts et limites. Aster, 49.

A l'occasion du traditionnel colloque qui clôt les modules de didactique de la biologie à l'IUFE nous avons pu inviter cette chercheure internationale et offrir l'opportunité à tous de l'entendre : les détails sont ici
N'hésitez pas à diffuser cette information.

Dans le cadre des ateliers de didactique de la biologie à l'Institut universitaire de formation des enseignants, les étudiant-e-s de 2 ème année ont exploré une forme d’investigation, ont exploré son application en classe son évaluation et en tirent un bilan qu'ils présenteront. Ceux de première année ont exploré une problématique de la préparation de séquences en biologie et défendront un poster qui fait la synthèse de leurs réflexions. Le mini-colloque sera introduit par une conférence de Prof. Maryline Coquidé , didacticienne de la biologie, INRP, Paris et Lyon.

« Investigation et modélisation du vivant ? »

Maryline Coquidé

* 8h30 – 10h Salle Sciences III 1S059 (descendre à droite en entrant)
*10h30 - 17h00 Présentation publique des projets et posters des étudiant-e-s
Les étudiant-e-s présentent leurs projets et défendent brièvement leur poster en présence du public. Cette présentation tient lieu d’examen de l’atelier de didactique de la biologie. Ouvert aux Etudes doctorales romandes en sciences de l’éducation (EDSE ) et au public en général Organisation: François Lombard et Rémy Kopp (Contact francois.lombard@unige.,ch ) Détails et horaires : http://doiop.com/didabioprojets11

Références

Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; .
Delahaye, J.-P., Rechenmann, F., & (2006). La simulation par ordinateur change-t-elle les sciences ? [La modélisation informatique, exploration du réel]. Pour la Science, 52.
Coquidé, M., & Le Maréchal, J.-F. (2007). Modélisation et simulation Aster, 43(43).
Coquide, M., Fortin, C., & Rumelhard, G. (2009, Novembre). L'investigation: fondements et démarches, intérêts et limites. Aster, 49.
NRC. (2003). BIO2010: Transforming Undergraduate Education for Future Research Biologists (No. ISBN: 0-309-08535-7): National Research Council.
Simpson, M. L. (2006). Cell-free synthetic biology: a bottom-up approach to discovery by design. Mol Syst Biol, 2.
Rechenmann, F., & de Jong, H. (2005). Le vivant en équations La Recherche(383).
Varmus, H., & Weinberg, R. A. (1993). Genes and the Biology of Cancer: Scientific American Library.

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Notre ADN est-il naturel ? (suite)

2011-05-01T07:56:00.000+01:00

Deuxième partie de "Notre génome est-il naturel ?"

-> La première partie est ici.

Notre génome est assailli d'ADN étrangers et en intègre plus que nos propres gènes : vérifions-le !

On sait que les virus insèrent de l'ADN dans nos chromosomes : le virus de l'herpès insère durablement dans notre génome son ADN. Mais seulement les cellules de certaines régions : notamment les lèvres. Nous allons voir que ces apports d'ADN étranger ne sont pas rares. Par oppositions à la transmission héréditaire classique - mendélienne- appelée verticale, on parle de transfert horizontal pour ces apports génétiques d'organismes autres que les parents.

Fig 3 : Le virus de l'herpès insère son ADN dans nos cellules de manière durable. [img] Source : Bronzages.com

Somatique - Germinal ?

Il faut ici faire une distinction importante entre une modification somatique – limitée aux cellules de l'individu dont le génome n'est pas transmis aux descendants : les cellules "du corps". Toute modification s'éteint avec l'individu qui la porte. Une modification des cellules reproductrices est dite germinale. Il arrive en effet – très rarement – que des virus insèrent leur ADN dans les cellules reproductrices, ou que des fragments d'ADN étranger fusionnent avec le génome germinal d'un organisme. Elles sont plus rares, mais elle ont des effets à beaucoup plus long terme et on a donc plus de chance d'en voir les effets accumulés au cours des générations sur des millions d'années. Nous allons explorer ici surtout ces modifications germinales.

Notre génome contient des séquences d'origine virale : vérifions-le !

Marie-Claude Blatter, bioinformaticienne au SIB, dit que l'analyse du génome humain a révélé, entre autres, que 8 à 10 % de la séquence est d'origine virale ! ...alors que seulement ~1.5 % de la séquence du génome 'code' pour des protéines ! C'est cette surprenante abondance de séquences étrangères qui fait dire de manière provocante au Prof. M. Strubin, chercheur du CMU : "Nous sommes 8% OGM et 1.25% humains".

Les vestiges des génomes des rétrovirus endogènes peuvent contenir 3 gènes viraux typiques:

env (code pour des protéines 'envelope' 'fusiogènes' permettant la fusion entre le virus et la cellule cible)
pol (code pour une polymérase impliquée dans la réplication de l'ADN du virus)
gag (code pour les protéines de la capsides du virus).

On peut chercher directement ces différents 'gènes' (devenus inactifs pour la plupart) dans le génome humain à l'aide du site de présentation des génomes Mapviewer.

Dans Mapviewer: Introduire le nom du gène à localiser dans le génome humain (env, pol, ou gag...) Choisir assembly: reference ...

Résultats:

Localisation des vestiges des gènes 'env' sur le génome humain: Mapviewer 'env'
Localisation des vestiges des gènes 'gag' sur le génome humain: Mapviewer 'gag'
Localisation des vestiges des gènes 'pol' sur le génome humain: Mapviewer 'pol'

Remarque: il n'existe pas de nomenclature officielle pour ces séquences d'origine virale. Le résultat de cette recherche n'est pas strict ni exhaustif, mais permet de voir par soi-même que les vestiges de ces séquences virales sont répartis dans tout le génome humain, sur les différents chromosomes.

Des séquences virales intégrées dans le génome humain produisent des protéines fonctionnelles : vérifions-le !

Non seulement les séquences virales sont nombreuses à avoir intégré notre génome, mais parmi elles on en trouve même qui sont devenues des gènes humains, tout a fait indispensables : par exemple les syncytines (ERVWE1). Selon Marie-Claude Blatter, les syncytines ont des propriétés fusiogènes (vestiges des gènes viraux 'env' qui servent aux virus à fusionner avec nos cellules...) et joueraient un rôle dans la formation du placenta. Elles auraient également des propriétés immunosuppressives, essentielles pour les interfaces mère-enfant.

Localiser le gène de la syncytine (appelé ERVWE1) sur le génome humain à l'aide de Mapviewer

Résultat: Le gène codant pour la syncytine (ERVWE1) se trouve sur le chromosome 7

Trouver les protéines similaires à la syncytine humaine chez d'autres espèces

Pour trouver des protéines similaires à une protéine donnée, il faut utiliser un outil appelé BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). BLAST permet de comparer la séquence d'une protéine avec des millions d'autres séquences contenues dans une banque de données et de retrouver celles qui lui ressemblent le plus, en quelques secondes.

A partir de l'entrée UniProtKB correspondant à la syncytine humaine (solution Syncytin humaine)

Cliquer sur l'onglet BLAST
Cliquer sur 'Option' - Database (menu déroulant): choisissez 'UniProtKB/Swiss-Prot'
Cliquer sur le bouton gris 'Blast'

Chez quelles espèces retrouve-t-on une protéine similaire à la syncytine humaine ?

Le rétrovirus à l'origine des syncytines aurait été 'capturé' par un ancêtre primate, il y a 45 à 70 millions d'années. La syncytine n'est retrouvée que chez les descendants de ces primates (les simiens).

Quel est le nom des protéines virales les plus similaires à la syncytine humaine ?

L'ancêtre du gène de la syncytine est le gène viral 'env'. Les syncytines ont 'récupéré' les propriétés fusiogènes des gènes viraux 'env'.

Il y a des séquences des protéines similaires à la syncytine humaine : vérifions-le.

A partir des résultats du Blast sur UniProt
Sélectionner des protéines similaires de différentes espèces (mammifères et virus)
Dans la barre verte qui apparaît en bas de l'écran, cliquez sur 'Clear, puis sur 'Align'
ous pouvez ainsi visualiser les différences et les similitudes entre les différentes séquences en acides aminés.
Pour mieux voir les similarités: cliquer sur 'Similarity'.

Exemples:

Comparer (aligner) les séquences de l'homme et du chimpanzé
Comparer (aligner) les séquences de l'homme et du Baboon endogenous virus

Notre génome contient des séquences d'origine bactérienne : vérifions-le !

Marie-Claude Blatter explique que selon la théorie endosymbiotique, (...) une cellule eucaryote primitive (ou une Archaea) aurait intégré un endosymbionte procaryote il y a environ 1,5 à 2 milliards d’années. Les études phylogénétiques indiquent que le plus proche parent de la mitochondrie connu actuellement est Rickettsia prowazekii, une alpha-proteobactérie parasite intracellulaire obligatoire (une cyanobactérie serait à l'origine du chloroplaste). Au cours de l’évolution, la majorité des gènes de l’endosymbionte originel auraient été perdus ou bien transférés vers le noyau de la cellule eucaryote hôte.' (Wikipedia).

Exemple:

Quelle est la localisation subcellulaire de ces protéines ?

Afficher le site UniProtKB
Choisir l'une des protéines humaines d'origine bactériennes produites par le génome 'nucléaire'.
Cliquer sur le numéro d'accession.
Regarder dans la section 'General annotation' quelle est la localisation subcellulaire de la protéine (si elle est connue...)

Combien de ces protéines ne sont pas localisées dans la mitochondrie ?

Selon Ponting, C. P. (2001) il y en aurait une quarantaine, en plus des gènes mitochondriaux. Marie-Claude Blatter nous en a localisé 4 :

Fig 4 : localisation de 4 des environ 40 gènes d'origine bactérienne dans notre génome. [img] Source M.-C. Blatter Mapviewer

Il est intéressant de souligner que l'étude de ces transferts horizontaux n'est pas simple : au moment du séquençage des génomes des eucaryotes, les séquences d'origine bactériennes sont souvent considérées comme des contaminations et éliminées d'office ! Il est vraisemblable qu'elles sont très largement sous-estimées. Ponting, C. P. (2001)

Origine endosymbiotique des mitochondries et des chloroplastes Marie-Claude Blatter explique qu'en construisant un arbre phylogénétique en partant d'une protéine 'universelle' impliquée dans la synthèse des protéines (exemple: un facteur d’élongation appelé EFTU ou EF1A selon les espèces), on voit apparaître la séparation entre les eucaryotes, les archae et les bactéries (Arbre phylogénétique) On remarque aussi et surtout que cette protéine, lorsqu'elle est d'origine chloroplastique ou mitochondriale, se retrouve dans l''embranchement' des protéines bactériennes : sa séquence en acides aminés est plus similaire à celle des protéines bactériennes qu'à celle des protéines eucaryotiques. Sur les transferts horizontaux, voir aussi cet excellent Review Dunning Hotoppa, Julie C. (2011) Obtenir cet articles : Get-a-doi

Fig 5 : Les transferts horizontaux dans notre évolution ont été fréquents . [img] Source Dunning Hotoppa, Julie C. (2011)

Quelle "Barrière" des espèces ?

On voit donc que la pureté du transfert vertical ne peut pas expliquer l'homogénéité de notre espèce et sa constance dans le temps. D'ailleurs, cette idée de pureté de la transmission et du rejet de ce qui serait étranger à des relents sombres qui font un peu froid dans le dos. Puisque de nombreux transferts horizontaux fréquents sont intervenus dans notre ADN, qu'ils sont même 6 à 8 fois plus abondants que nos gènes, il faut bien chercher une autre explication à l'observation que notre espèce - comme les autres - reste homogène (Tous différents, mais tous semblables...).

La sélection naturelle détermine la nature humaine ?

Cependant, si les transferts horizontaux se produisent abondamment, ils ne sont pas tous positifs, loin de là. Ils sont une parmi d'autres causes de mutations.

Fig 6 : De nombreuses variantes se produisent par mutation de toutes sortes dont les transferts horizontaux sont un cas possible : celles qu'on peut voir sont les plus bénignes. Gauche [img] Matthew Poon Source | Droite : F. Lombard

Et ces mutations causent effectivement des génomes non fonctionnels. Ils se produisent, mais ne sont pas tous viables et féconds. Une faible proportion (Il semble que ce soit moins de 25% mais je n'ai pas de confirmation de ce chiffre) des fécondations humaines se développe suffisamment pour être même détectée comme une « grossesse » (on ne parle pas ici de 75% de fausse couche, mais de retard dans les règles de quelques jours) - pour toutes sortes de raisons, mais entre autres parce que le génome produit n'était pas viable. N'oublions pas que les seuls génomes visibles sont ceux qui sont fonctionnels et que les rares génomes qui nous apparaissent comme anormaux sont en fait la pointe d'un iceberg de nombreux autres n'étaient pas suffisamment fonctionnels pour naître. De fait la sélection naturelle constitue une sorte de barrière : les apports d'ADN horizontaux sont féconds ou s'éteignent. C'est sans doute ce mécanisme qui est à l'œuvre depuis la nuit des temps et garantit que les girafes restent des girafes et les humains des humains malgré toutes les perturbations de notre ADN - dont les transferts horizontaux.

Pourquoi avoir si peur des ADN étrangers ?

Pourquoi on semble avoir si peur des apports d'ADN étranger est une question intéressante. Certains y voient une manifestation d'une époque marquée par la peur du changement :

"Les premiers mouvements de protection de la nature ont consisté à vouloir réaliser un statu quo. On cloisonne, on « protège », par une mise sous cloche d'une zone particulière, la plupart du temps caractérisée par une espèce emblématique. […] Un tel mouvement traduit une vision fixiste de la nature. Au-delà de l'échec annoncé, c'est le signe d'une peur du futur avec une volonté désespérée de s'accrocher au passé. […] En d'autres termes, une telle « protection » de la nature est assimilable à un point de vue créationniste, inconscient – ou parfois conscient... " Le Guyader, H. (2008). Obtenir cet articles : Get-a-doi

L'homme responsable de sa propre humanité !

Si la sélection naturelle peut et a autrefois assuré l'homogénéité de notre génome, il serait dangereux d'extrapoler que ce qui a présidé à notre évolution dans le passé devrait gérer la diversité d'une humanité dont l'évolution est actuellement plus culturelle que génétique. Sinon l'eugénisme n'est pas loin ! La médecine permet un choix responsable qui dépasse la sélection naturelle : l'humanité s'extrait de sa condition “naturelle” mais doit assumer son destin. Comme Prométhée, qui donne à l'homme le feu et doit en porter les conséquences : la connaissance nous donne une responsabilité qui peut être lourde, mais qu'on ne peut pas écarter.([img] source eden-saga.com)

Les scénarios présentés dans cette page sont développés ici : http://doiop.com/bist

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Sources

Ameisen, Jean-Claude. (2006). Entre gènes et environnements Pour La Science N°350 Décembre intranet.pdf
Cole-Turner, R. (2011). What Defines Us? Science, 331(6017), 548. doi:10.1126/science.1203070
Dunning Hotoppa, Julie C. (2011) Horizontal gene transfer between bacteria and animals Trends in Genetics Volume 27, Issue 4, April 2011, Pages 157-163 doi:10.1016/j.tig.2011.01.005
Ledford, Heidi (2008). Mutations may make humans walk on all fours| Nature News 2 June 2008 | doi:10.1038/news.2008.868
Le Guyader, H. (2008). La biodiversité: un concept flou ou une réalité scientifique? Le Courrier de líenvironnement de líINRA, 7-26. texte complet.pdf
Marks, J. (2003). 98% Chimpanzee and 35% Daffodil, The Human Genome in Evolutionary and Cultural Context. In A. H. Goodman, D. Heath & M. S. Lindee (Eds.), Anthropology and Science beyond the Two-Culture Divide (pp. 132-151). Berkeley: University of California Press.
Ozcelik, T. et al. (2008) Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 4232–4236 (2008). Mutations may make humans walk on all fours Simon E Fisher & Gary F. Marcus. (2009). The eloquent ape: genes, brains and the evolution of language. Nature Reviews Genetics 7, 9-20 (January 2006). doi:10.1038/nrg1747
Ponting, C. P. (2001). Plagiarized bacterial genes in the human book of life. Trends in Genetics: TIG, 17(5), 235-237.
Teramitsu, I., Poopatanapong, A., Torrisi, S., & White, S. A. (2010). Striatal FoxP2 Is Actively Regulated during Songbird Sensorimotor Learning. PLoS ONE, 5(1), e8548. doi:10.1371/journal.pone.0008548
Webb, D. M., & Zhang, J. (2005). FoxP2 in Song-Learning Birds and Vocal-Learning Mammals. Journal of Heredity, 96(3), 212 -216. doi:10.1093/jhered/esi025

Cette Bio-Tremplins est basée sur une présentation aux 31èmes JIES Journées de Chamonix 2011 réalisée avec Marie-Claude Blatter, de l'Institut Suisse de Bioinformatique.

Notre ADN est-il naturel ? première partie

2011-04-30T07:39:00.004+01:00

Notre génome est-il naturel ?

Ce que le génome humain a d'unique, qui définit notre nature humaine, est éclairé de manière nouvelle par des recherches récentes comparant et analysant les nombreux génomes disponibles. De nouvelles opportunités d'explorer cette question sont accessibles en classe, par un simple accès internet. Voyons comment on peut vérifier soi-même - éprouver dirait G. De Vecchi - que le génome humain s'inscrit dans l'ensemble des génomes avec plus de similitudes que de différences. Puisque l'humanité est définie en partie par nos différences dans le génome, éprouvons combien ces différences sont ténues. Explorons combien notre génome a été envahi d'ADN étranger : "Nous sommes 8% OGM et 1.25% humains" disait de manière provocante Prof. M. Strubin de l'UNIGE. Puisque la pureté de la transmission génétique n'existe pas - donc que la "barrière des espèces" n'est guère étanche - il faut chercher dans la sélection naturelle le mécanisme qui maintient l'homogénéité de l'espèce. Un éclairage peu courant dans le débat sur les OGM.

L'information génétique a de nombreux points communs chez tous les êtres vivants : vérifions !

Pour un biologiste, l'universalité des mécanismes et supports de l'information génétique est une évidence. Ce qui est nouveau, c'est qu'au lieu de l'affirmer, on peut offrir aux élèves la possibilité d'explorer les génomes de nombreuses espèces et leur permettre de se rendre compte par eux-mêmes que l'information génétique a de nombreux points communs chez tous les êtres vivants, par exemple :

Séquence du chromosome X humain
Séquence du chromosome Y du chimpanzé
Séquence du génome de la mitochondrie (Homo sapiens)
Séquence du génome de la mitochondrie (Homo sapiens neanderthalensis)
Séquence du chromosome 1 du riz
Séquence du génome du virus HIV
Les chromosomes sont accessibles depuis la page d'accueil de Mapviewer : exemple de l'insuline !
Quelques scénarios d'utilisation en classe ajouter (Cf Cours Bist)

En 2011, plus de 2500 protéomes de diverses espèces sont maintenant disponibles et accessibles sur internet. Exemples:

Une réflexion et des pistes pour approfondir ont été traitées dans les Bio-Tremplins :

L'homme diffère du singe de 1.3% mais chaque humain diffère de 12% ?

Notre génome peut-il définir notre ‘humanité' ? Vérifions !

C'est une très belle question : elle n'a pas de réponse simple, elle suscite de belles discussions et peut aider à ancrer dans la réalité des élèves des concepts comme le gène, le génotype, les interactions gènes-environnement, le développement du cerveau, etc.

Il y a tout un éventail de possibilités entre un réductionnisme que même les biologistes ne soutiendraient pas dans sa forme extrême :

L'humain est entièrement défini par son génome, on ne sait pas encore tout décrypter, mais tout est écrit dans le génome.

A l'autre bout on a une position inverse - probablement plus populaire chez nos collègues philosophes et littéraires :

L'humain est essentiellement différent des animaux. On ne peut réduire l'humain à ses bases biologiques.

La discussion complète de cette question sort du cadre de cette publication, qui adopte cependant la position intermédiaire selon laquelle une part importante de ce qui fait de nous des humains est définie par notre génome, et cette part est suffisamment importante pour discuter de son origine et de sa nature.

Le mythe du "gène de"

Après avoir entendu ou lu que "le propre de l'homme" serait le langage (ou le rire, ou la marche dressée,...), certains élèves pourraient imaginer qu'un seul gène détermine l'humanité. Le plus célèbre représentant de cette pensée est peut-être FOXP2, appelé parfois "gène du langage", notamment parce que certaines familles possèdent une mutation dans le gène FOXP2 qui conduit à des troubles du langage : difficulté à parler, à écrire, à appréhender la grammaire.
Fig 2 : Parfois appelé gène du langage : Le gène FOXP2 code une protéine qui est nécessaire au développement neural [img] Source Ledford, Heidi (2008) mlorenzphotography/ Getty.

Ce gène est très largement répandu chez les animaux et chez certains pinsons zebra finch Taeniopygia guttata [img wikimedia] (taxonomie @ADW | @Uniprot | génome complet @ mapview), on a pu observer (Teramitsu, I., et al (2010) que l'expression de FOXP2 durant l'apprentissage du chant a des parallèles étonnants avec l'apprentissage du langage chez l'humain. (Webb, D. M., & Zhang, J. (2005). Obtenir ces articles : Get-a-doi Il semble bien que la présence d'un FOXP2 opérationnel soit nécessaire au langage, mais de là à réduire tout le langage à son fonctionnement il y a un pas !

On trouvera une discussion de son rôle dans la parole dans :

le dossier Pédagogique de l'expo Chromosome Walk(chromosome 7),
LeCerveau @ Mc Gill,
Schipper, Ori (2010) Le plus humain de tous les gènes (PDF, 3.9 MB) Revue Horizon. SNF
Le Monde
Morin, Hervé. (2009) Le "gène de la parole" livre ses secrets, LeTemps 19 novembre 2009

On peut vérifier qu'on trouve ce même gène chez différentes espèces : (Humain, Chimpanze, Souris, Vache, )
Que la même protéine est produite chez différentes espèces (FOXP2): les différences sont visibles si on compare leur alignement ( Cf le scénario avec FOXP2 solution temporaire ici pdf )

Fig 2 : L'alignement montre bien le degré de similitude très grand de FOXP2 entre de nombreuses espèces [img] Un autre exemple, parfois appelé mutation « quadrupède », rend certaines personnes incapables de marcher debout, elles se déplacent à 4 pattes : le gène VLDLR code une protéine qui est nécessaire au développement neural. Ozcelik, T. et al.(2008): Fig 3 : Parfois appelé mutation « quadrupède » : le gène VLDLR code une protéine qui est nécessaire au développement neural [img] Source Ozcelik, T. et al.(2008).

"Impliqué dans" ne veut pas dire que c'est la fonction !

Les limites de cette vision du "gène de" ont été discutées dans une Bio-tremplins précédente : 1 ADN-> 1ARNm -> 1 protéine : faux ou... vrai à 6%... Le fait qu'un gène soit indispensable à certaines fonctions perçues comme caractéristiques de l'humain - souvent de manière très discutable d'ailleurs (ref ici) - ne prouve pas que ce gène produise la fonction. FOXP2 ne crée pas la parole, et son apparition n'est pas ce qui a distingué l'humain des autres primates dans notre passé évolutif.

Le débat Culture - Nature réapparait..

Un autre débat sur la nature de l'homme oppose deux positions extrêmes :

L'humain est programmé par son ADN, la culture ne fait que réaliser les possibilités sociales et intellectuelles latentes.

L'humain se construit par son interaction avec la société, il est d'abord culturel.

La lecture régulière des revues Nature et Science me donne à penser que la biologie glisse depuis une position plus déterministe qui avait suivi la découverte du code génétique et les réalisations du génie génétique, vers une position plus nuancée. La connaissance du génome humain n'a pas permis de comprendre aussi bien qu'on l'avait espéré la nature humaine (cf Bio-Tremplins : Le projet génome humain a 10 ans. ). Le terme d'épigénétique (Review Nature Obtenir cet articles : Get-a-doi) très à la mode manifeste l'importance des recherches sur les interactions génome - environnement. (Voir aussi p. ex. Ameisen, Jean-Claude. (2006). Entre gènes et environnement Pour la Science Extraits intranet.pdf) L'anémie falciforme ou l'intolérance au lactose dont Darwin semble avoir souffert sont des exemples très classiques. Dans un pays où l'on ne boit pas de lait Darwin n'aurait pas souffert ! (L'intolérance au lactose à l'âge adulte est due à une diminution de la production de lactase suite à une mutation dans une région non-codante du gène voisin de la lactase, le gène MCM6. (cf. Bio-tremplins du 7 mai 2008 L'évolution , les gènes le lait et les migrations)

Plus rares sont ceux qui cherchent encore le gène qui causerait une maladie particulière. Actuellement, on imagine plutôt un gène qui rend plus vulnérable à certaines conditions de l'environnement, ou même un ensemble de gènes qui rend plus résistant ou plus susceptible à ...

L'humanité est “100 % ADN et 100 % culturelle”

Cette paraphrase du mot d'Albert Jacquard manifeste bien combien il est stérile de voir le débat culture-nature comme une opposition où l'un exclut l'autre.

Ainsi, notre génome détermine effectivement une part importante de notre humanité et c'est le degré d'exclusivité et l'origine de cet ADN que nous allons discuter ici.

A suivre ...

La suite de cet article -> Notre ADN est-il naturel ? (suite)

Les scénarios présentés dans cette page sont développés ici : http://doiop.com/bist

Accès aux articles scientifiques offert par la faculté des sciences aux enseignants:

La plateforme Expériment@l vous offre la possibilité d'obtenir ces articles : Get-a-doi

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Sources

Ameisen, Jean-Claude. (2006). Entre gènes et environnements Pour La Science N°350 Décembre intranet.pdf
Cole-Turner, R. (2011). What Defines Us? Science, 331(6017), 548. doi:10.1126/science.1203070
Dunning Hotoppa, Julie C. (2011) Horizontal gene transfer between bacteria and animals Trends in Genetics Volume 27, Issue 4, April 2011, Pages 157-163 doi:10.1016/j.tig.2011.01.005
Ledford, Heidi (2008). Mutations may make humans walk on all fours| Nature News 2 June 2008 | doi:10.1038/news.2008.868
Le Guyader, H. (2008). La biodiversité: un concept flou ou une réalité scientifique? Le Courrier de líenvironnement de líINRA, 7-26. texte complet.pdf
Marks, J. (2003). 98% Chimpanzee and 35% Daffodil, The Human Genome in Evolutionary and Cultural Context. In A. H. Goodman, D. Heath & M. S. Lindee (Eds.), Anthropology and Science beyond the Two-Culture Divide (pp. 132-151). Berkeley: University of California Press.
Ozcelik, T. et al. (2008) Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 4232–4236 (2008). Mutations may make humans walk on all fours Simon E Fisher & Gary F. Marcus. (2009). The eloquent ape: genes, brains and the evolution of language. Nature Reviews Genetics 7, 9-20 (January 2006). doi:10.1038/nrg1747
Ponting, C. P. (2001). Plagiarized bacterial genes in the human book of life. Trends in Genetics: TIG, 17(5), 235-237.
Teramitsu, I., Poopatanapong, A., Torrisi, S., & White, S. A. (2010). Striatal FoxP2 Is Actively Regulated during Songbird Sensorimotor Learning. PLoS ONE, 5(1), e8548. doi:10.1371/journal.pone.0008548
Webb, D. M., & Zhang, J. (2005). FoxP2 in Song-Learning Birds and Vocal-Learning Mammals. Journal of Heredity, 96(3), 212 -216. doi:10.1093/jhered/esi025

Cette Bio-Tremplins est basée sur une présentation aux 31èmes JIES Journées de Chamonix 2011 réalisée avec Marie-Claude Blatter, de l'Institut Suisse de Bioinformatique.

Le cerveau amoureux décrypté par le neurobiologiste... pour ceux qui n'ont pas pu venir

2011-04-28T13:58:00.001+01:00

Lors de la semaine du cerveau la foule était telle pour certaines conférences - notamment, "Amour et fidélité: une mécanique neurobiologique?" de Larry J. Young - que deux salles de 500 personnes, une troisième salle avec transmission vidéo n'ont pas suffi... des centaines de personnes ont du renter, dépités.

Le sujet est très actuel, (Cf. Biotremplins . 20 avril 2009 L' amour, poésie ou molécules ? et - et sans tomber dans une réductionnisme extrême - l'IRMf donne une nouvelle légitimité à l'exploration scientifique des questions émotionnelles et fournit des réponses nouvelles. De nouvelles données conduisent forcément en sciences à une ré-interprétation de ce qu'on sait et à revoir nos affirmations.

Les liens entre la fidélité et la vasopressine ont évidemment été repris par les journaux et la manière dont l'information se transforme :comment Increased affiliative response devient la souris est devenue fidèle... Ce cas a été discuté dans bio-tremplins du 23 septembre 2010 La percolation des découvertes scientifiques dans la presse.

Larry Young est un chercheur de pointe dans le domaine, un grand communicateur et sa conférence valait le déplacement... Pour ceux qui ont pu entrer ! Fort heureusement, un enregistrement vidéo (Vidéo version française | Video version anglaise ) permet encore de suivre la conférence à domicile, d'en montrer des extraits en classe voire d'en indiquer la visualisation comme devoir à domicile.

8 mars 2011 Le cerveau amoureux décrypté par le neurobiologiste

Comment aime-t-on? Pourquoi est-on fidèle ou infidèle? Neurobiologiste de renommée internationale, le professeur Larry J. Young s’est exprimé sur les mécanismes qui sous-tendent le développement des liens sociaux et des relations affectives, le mardi 15 mars à Uni Dufour. Sa conférence s'inscrivait dans le programme de la Semaine internationale du cerveau consacrée à la thématique "Moi et les autres". Vidéo version française | Video version anglaise

A partir de l’exemple de cet animal à la fois très social et monogame qu’est le campagnol des champs, Larry J. Young a proposé une réflexion sur la manière dont la chimie du cerveau nous permet de créer du lien. Il a notamment insisté sur le rôle joué par des molécules telles que l’ocytocine, la vasopressine et la dopamine dans ces processus ainsi que sur la façon dont les gènes influent sur l’aptitude à développer des relations affectives. Il a par ailleurs tiré des parallèles entre ses travaux portant sur les campagnols des champs et des études récentes menées sur la personne humaine, en soulignant les implications de ces recherches pour la compréhension de troubles comme l’autisme.

Semaine internationale du cerveau

Fig 2 : Un public très nombreux assistait à la conférence. [img]Source : UniGe

Sources

Young, L., Nilsen, R., Waymire, K., MacGregor, G., & Insel, T. (1999). Increased affiliative response to vasopressin in mice expressing the V1a receptor from a monogamous vole. Nature, 400(6746), 766-768.
Young, L. J. & Wang, Z. Nature Neurosci. 7, 1048 |1054 (2004). | Article
Postel-Vinay, Olivier (2004). Le cerveau et l'amour La recherche Nov 04 | intranet.pdf
Bursaux, E. (1999). Polygame par nature, la souris est devenue fidèle, grâce à un gène introduit par des chercheurs américains Le Monde. 21/08/99,
Bio-tremplins du 20 avril 2009 L' amour, poésie ou molécules ?
Bartels A, Zeki S., (2000) The neural basis of romantic love. Neuroreport. 2000 Nov 27;11(17):3829-34. Intranet.pdf
Bartels A, Zeki S., (2000)The neural correlates of maternal and romantic loveNeuroImageVol. 21(3), p. 1155-1166 (2004) Zeki, S. FEBS Lett. 581, 2575 2579 (2007). | Article | PubMed

Gènes sauteurs et serpents

2011-04-05T08:39:00.004+01:00

Comment les gènes sauteurs déterminent la forme du serpent qui, lui, ne saute pas !

Les serpents sont munis de très nombreuses vertèbres (p. ex 270) et n'ont pas de bassin alors que les lézards ont une bonne trentaine de vertèbres. En étudiant les gènes architectes Hox et leur expression chez un lézard et un serpent, l'équipe du Prof Duboule à l'UniGe a découvert dans la région de ces gènes une invasion de transposons, ces gènes capables de se déplacer à intérieur du génome, qui est peut-être à l’origine de la grande souplesse observée dans le plan de construction des squamates..

Les gènes Hox, architectes de la structure du corps...

Les gènes Hox sont une famille de gènes Homéotiques trouvés chez quasiment tous les embranchements (Alberts (2002) cf. ici ) qui spécifient les structures le long de l'axe antéro-postérieur du corps.
On les appelle aussi homeotic selector genes : je trouve le terme de sélecteur très parlant : ils sélectionnent ce que fera ce segment.
La complexité du corps d'un animal adulte résulte de la répétition modulée de quelques types de structures de base. Ainsi, superposé au motif de gènes dont l'expression se répète dans chaque segment, l'expression sérielle (c.-à-d. différenciée en fonction de la position antéro-postérieure) des gènes hométiques confère à chaque segment une identité différente.

Denis Duboule sur les gènes architectes dans l'émission "La tête au carré " ici.

Fig 1 : [img] Chacune des bandes colorées qui figurent ici sur les chromosomes désigne un gène homéotique. Les couleurs renvoient aux parties de l'embryon où ces gènes s'expriment et aux régions correspondantes de l'organisme adulte. On constate que la disposition des gènes sur le chromosome reflète fidèlement la disposition des structures de l'animal sur lesquelles ils agissent. . Source Campbell, N. A. (2004).

Des gènes bien conservés

Leur remarquable similitude de séquence et de fonction aussi bien chez les arthropodes que chez les vertébrés a été très étudiée (Alberts (2002) cf. ici ). De plus, ils s'expriment dans un ordre qui correspond aussi bien à leur position sur les chromosomes qu'à l'ordre des structures corporelles.

Fig 2 : Comparaison du complexe Hox d'un insecte avec ceux d'un mammifère avec les régions corporelles correspondantes . [img] Source Alberts B, et al.(2002). [img]

"Chez la drosophile, tous ces gènes se situent sur le même chromosome. Chez la souris et les autres mammifères, on trouve le même ensemble de gènes ou des ensembles similaires sur quatre chromosomes. Tous ces gènes sont presque identiques chez les drosophiles et les souris, excepté ceux qui sont représentés par des bandes noires; ces derniers se ressemblent moins chez les deux espèces." Campbell, N. A. (2004).

Voir aussi Alberts (2002)Molecular Biology of the Cell. 4th edition. Edition on-line gratuitement accessible

Ces gènes sont très conservés, ce qui ne veut pas dire qu'ils mutent moins, mais plutôt que les mutations qui s'y produisent ont en général des conséquences trop graves pour que l'individu qui les porte puisse même vivre assez longtemps et être observé : elles sont létales.
Cf l'excellent Blog Pharyngula How to make a snake "purifying selection — that is, mutations here tend to be unsuccessful, and lead to death, failure to propagate, etc., other horrible fates that mean tinkering here is largely unfavorable to fecundity "
Cependant il y a un cas au moins de mutation liée aux gènes Hox cf. Levinsohn, E. M., et al. (2004) publient une recherche qui lie une mutation du gène Hox10 à une déformation du talon Congenital vertical talus.

Séquences

Gènes Hox chez l'humain @ UniProt: ici
Un gène Hox particulier @ Uniprot: HOXD10

Des gènes dont la protéine se fixe sur l'ADN

Les protéines produites à partir des gènes Hox sont des facteurs de transcription qui reconnaissent une région spécifique de l'ADN appelée homeobox ou boîte homéotique d'environ 180 nucléotides. En s'y fixant, ils vont réguler l’expression d’autres gènes.

Le domaine (région) des protéines Hox qui reconnaît l’homéobox sur l’ADN est appelé ‘homéodomain’. Il s’agit d’une séquence de 60 acides aminés avec une structure 3D particulière appelée helix-turn-helix (HTH)

Séquence homeodomain @ UniProt

Exemple : l’homéodomaine de la protéine antennapedia de la drosophile se fixant par complémentarité des formes à l’homéobox (ADN).

La protéine f de la drosophile @ UniProt

Fig 3 : Homéodomaine de la protéine antennapedia de la drosophile se fixant par complémentarité des formes à une section d'ADN. [img]Source : wikipedia.

Les serpents ont plus de vertèbres

Chez les Squamata (squamates), on observe l'expansion des régions caudale et thoracique et donc des vertèbres porteuses de côtes, mais par contre la disparition du bassin.

Fig 4 : Le squelette des serpents a beaucoup plus de vertèbres, thoraciques et caudales, mais pas de lombaires ni de bassin. source : CR4 A droite squelette de lézard d'après Bertrand-Renault & Mols 2001

Les gènes sauteurs

Ce sont des éléments d’ADN mobiles aussi appelés transposons.

Fig 5 : Les transposons sont des éléments d'ADN qui se déplacent dans l'ADN. [img]Alberts Chapter 5, DNA Replication, Repair, and Recombination.

Formés de séquences d’ADN capables de se déplacer de manière autonome dans le génome, présents chez tous les organismes vivants, ces «gènes sauteurs» sont considérés comme de véritables moteurs de l’évolution, leur mobilité étant source de mutations, dit le Pr. Duboule dans le dossier de presse de l'UniGe. Ces séquences particulières produisent une enzyme qui reconnait des zones autour du gène lui-même, la découpent et l'insèrent plus ou moins au hasard.

Pour approfondir : DNA-only Transposons Move By DNA Breakage and Joining Mechanisms. In: Alberts Chapter 5, DNA Replication, Repair, and Recombination.
Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs»

Les gènes sauteurs modifient l'expression des gènes Hox chez les squamates

L'équipe du Prof. Duboule à l'UniGe ( Di-Poi, N., et al., 2010) a comparé l'expression des gènes Hox chez un serpent et un lézard (Whiptail lizard : probablement Cnemidophorus uniparens@ADW et corn snake : probablement Elaphe guttata (red corn snake) ). Ils ont constaté avec surprise que les segments de génome abritant les gènes Hox étaient bien plus longs chez les squamates que chez les autres reptiles.
«Cette accumulation de transposons a vraisemblablement facilité les adaptations qui ont accompagné la transition morphologique entre le modèle ressemblant au lézard et celui du serpent, qui s’est fortement allongé», explique Denis Duboule. Une fenêtre d’opportunité s’est présentée au cours de l’évolution du plan de construction des squamates. Il en a résulté un relâchement dans la fonction et la régulation des gènes architectes et un remodelage intégral de la structure des serpents.
Ils montrent en particulier des grands changements dans l'expression de Hox13 et Hox10. Cf figure 6

Fig 6 : Les positions des domaines d'expression Hox le long de l'axe chez un lézard whiptail lizard avec 32-40 somites et un serpent corn snake avec 255-270 somites) sont représentées en noir (Hox13), gris foncé (Hox12), gris clair (Hox11) blanc (Hox10), alignées avec un schéma des futures vertèbres. Les couleurs indiquent les différentes régions : vertébrales ; jaune : cervicale; bleu foncé : thoracique; bleu clair, lombaire; vert : sacrée (chez le lézard) ou cloacale (chez le serpent); rouge; caudale. Notez l'absence de Hoxa13 et Hoxd13 du mésodeme du serpent et l'absence de Hoxd12 du génome du serpent. [img]

Comment Les serpents ont perdu leur bassin

Ces changements se sont accompagnés d’une forte augmentation du nombre de vertèbres chez les serpents et de la disparition de la région lombaire. En effet, chez ces reptiles, toutes les vertèbres portent des côtes, à l’exception de celles du cou et de la queue. «Chez les serpents, les gènes architectes qui interviennent pour bloquer la formation des côtes ont muté. Leur perte d’activité a abouti à une expansion sans précédent de la région thoracique, par manque d’un signal d’arrêt», ajoute Denis Duboule. L’élongation de la région caudale serait due elle aussi à une altération dans les gènes Hox.

Ils ont aussi montré qu'un nombre inhabituellement élevé de transposons se sont accumulés dans les complexes Hox, et pourrait avoir joué un rôle dans la radiation morphologique chez les squamates. "Variations in both protein sequences and regulatory modalities of posterior Hox genes suggest how this genetic system has dealt with its intrinsic collinear constraint to accompany the substantial morphological radiation observed in this group."
Façon prudente de dire que cela pourrait avoir activé la répétition des vertèbres thoraciques et la disparition des vertèbres lombaires.

Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs» Extraits intranet.pdf

Une nouvelle façon de faire de la science

Un serpent? Un gecko? Une tortue? Et quelques lézards exotiques? S’ils sont vivants, on se trouve dans un zoo. S’ils sont morts, dans un musée d’histoire naturelle. En fait, on se trouve dans le laboratoire à la pointe de la recherche en biologie expérimentale, celui de Denis Duboule à l’Université de Genève. Ces organismes sont utilisés pour mieux comprendre le rôle des gènes dans le développement de l’anatomie des vertébrés. L’article de Nicolas Di-Poï et al. (2010), en plus de présenter des résultats étonnants sur la structure, la fonction et l’évolution de ces gènes, illustre parfaitement une transformation historique profonde en cours dans la manière de faire de la recherche biologique.
Un Gecko dans l’Eprouvette Par Bruno J. Strasser, Yale University dans le nouveau site Expériment@l de la faculté des sciences de l'UniGe. Cf : Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

De nouvelles approches pour étudier l'évolution...

Au-delà d'une explication passionnante de cette particularité anatomique remarquable des serpents, c'est l'approche qui interpelle l'école : l'analyse de séquences, pour y mettre en évidence les gènes Hox, leur position, la mise en évidence des transposons est au centre de cette recherche. Et ces expériences-là se font au clavier, une nouvelle sorte de biologie "in silico" (BIST) qui prend de plus en plus de place dans la pratique de tous les biologistes.
Elle ne remplace pas la paillasse traditionnelle – ici l'étude de l'expression se fait chez des animaux – mais elle l'amplifie, la complète, prend souvent une place cruciale dans la construction des savoirs.
Mais elle demande de nouvelles compétences pour comprendre et mettre en perspective ces résultats, des compétences auxquelles beaucoup d'enseignants ne sont pas formés.
Elle est une opportunité pour l'école, pusiqu'elle permet aussi de nouvelles expériences: les ressources sont disponibles en classe avec un simple accès internet et les outils pour les traiter également.
Comment mettre en oeuvre ces outils en classe n'est pas facile à inventer, certains ont commencé à le faire.
Un site établi sur la base de formations continues avec Marie-Claude BLATTER, de l'Institut Suisse de Bioinformatique, propose de nombreux scénarios http://doiop.com/bist

Sources

Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs» Le Temps jeudi 4 mars 2010 Extraits intranet.pdf

Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.(2002) Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; .
Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
Di-Poi, N., Montoya-Burgos, J. I., Miller, H., Pourquie, O., Milinkovitch, M. C., & Duboule, D. (2010). Changes in Hox genes' structure and function during the evolution of the squamate body plan. Nature, 464(7285), 99-103. doi:10.1038/nature08789
Duboule, D. (2007). The rise and fall of Hox gene clusters. Development, 134(14), 2549 -2560. doi:10.1242/dev.001065. Full Text (PDF)
Kmita, M., & Duboule, D. (2003). Organizing Axes in Time and Space; 25 Years of Colinear Tinkering. Science, 301(5631), 331 -333. doi:10.1126/science.1085753 | extraitsintranet.pdf
Levinsohn, E. M., Shrimpton, A. E., Cady, R. B., Packard, D. S., & Hootnick, D. R. (2004). Congenital vertical talus in four generations of the same family. Skeletal Radiology, 33(11), 649-654. doi:10.1007/s00256-004-0851-1
Service de Presse de l'université de Genève (2010)

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Les jours du Gène 2011

2011-04-04T21:52:00.000+01:00

Les gènes sont une part importante de ce qui fait de nous des humains, ils définissent la nature des êtres vivants, des plantes bio aussi. Ils sont très controversés quand ils sont vus comme OGM, dans un contexte qui ne dissocie pas toujours les enjeux economiques de l'agrobusiness, les enjeux géopolitiques et les propriétés relles des ADN dans les transferts horizontaux. Une meilleur compréhension de ce que sont les gènes clarifierait sans doute le débat.

Alors que les tests génétiques se banalisent et se commercialisent, une meilleur compréhension des liens entre les gènes et l'environnement pourrait favoriser un débat serein sur des questions importantes.

Chaque année les jours du gène sont l'occasion de voir la recherche en action, de faire rencontrer à nos élèves des chercheurs, de sentire l'ambiance des labos, et de révéler des passions pour la recherche parfois, d'aider les futurs citoyens à se faire une idée plus réalistes de la science et des enjeux de la recherche.
Il s'agit soit de faire venir un-e chercheur-e dans votre classe soit de vister un labo, voire de faire des manips.
Le site très ludique gene-abc est aussi très utilisé en classe.

Une sélection de l'offre abondante est rappelée ci-dessous mais tout est dans le site Les jours du Gène

La plupart des évènements sont disponibles toute l'année, mais Notamment une conférence le 24 mai, sur l’Intelligent Design.

Les enseignants intéressés s’adressent directement aux organisateurs, sur le site web ou par poste

Les jours du Gène

Région Genevoise
Accueil » Les jours du Gène

Journées de la recherche en génétique 2011

Faites entrer la recherche de pointe dans votre salle de classe!

Souhaitez-vous donner l’opportunité à vos élèves d’acquérir un aperçu du monde de la recherche? Souhaitez-vous leur montrer à quel point la recherche en biologie influence notre vie de tous les jours?
Les Jours du Gène de cette année vous offrent cette opportunité. Par leur biais, il vous est ainsi possible d’inviter dans votre salle de classe/école des chercheurs (des professeurs aux doctorants) du domaine des sciences de la vie. Les chercheurs viendront vous rendre visite ainsi qu’à vos élèves, et vous expliqueront leur travail quotidien, ceci à l’aide de présentations orales passionnantes, d’images fascinantes et d’exemples de la vie de tous les jours. Il sera également possible, par la suite, que votre classe ou les élèves particulièrement intéressés participent à une visite du laboratoire du chercheur.
Les visites d’écoles et de laboratoires offrent la possibilité aux jeunes d’éveiller leur intérêt pour les sciences de la vie en se faisant une idée plus précise du monde de la recherche. La confrontation et le dialogue avec les chercheurs leur permettent de se former leur propre opinion et de vaincre d’éventuels craintes ou préjugés face à la science. Ceci est important en vue de l’exercice de leur droit de vote et de leur participation aux décisions prises dans ce domaine en Suisse. Ces échanges peuvent également inciter les jeunes à envisager une carrière dans le domaine des sciences de la vie.
Nous sommes heureux de vous proposer, dans le cadre des Jours du Gène de cette année, une grande variété de visites d’écoles et de laboratoires, et vous souhaitons, d’ores et déjà, une merveilleuse découverte du monde des sciences de la vie.

«Intelligent design»: L’imposture du créationnisme scientifique
24 mai 2011
Le «dessein intelligent» (Intelligent Design) est une tentative récente pour introduire l’idéologie néo-créationniste dans la sphère scientifique. La justification centrale de ce concept repose sur le fait que les mécanismes naturels seraient incapables de générer des êtres vivants complexes. Pourquoi cette thèse est-elle incorrecte et en quoi cette approche est-elle inconciliable avec les fondements de la méthode scientifique?
Orateur: Prof. Michel Milinkovitch, Faculté des Sciences, Université de Genève
Date, lieu: 24 mai 2011, à 18h30, Uni-Dufour, auditoire U300
Entrée libre, une inscription n’est pas requise.
Organisation: Université de Genève et Pôle de Recherche National Frontiers in Genetics

www.jours-du-gene.ch

Offre de la région Genevoise pour toute l’année

Comment la soupe vous fait-elle grandir?

L’hydre d’eau douce fournit un modèle fantastique pour identi- fier les mécanismes qui permettent aux espèces animales de régénérer un tissu, un organe ou une partie de leur corps. Lorsque l’hydre est coupée en deux, chaque moitié est capable de régénérer la partie manquante. Nous étudions ces processus en essayant d’identifier quels gènes sont nécessaires et comment les cellules se transforment. Les gènes ont été extrêmement bien conservés depuis l’ancêtre commun de l’hydre et de l’homme, ce qui veut dire que les résultats de nos recherches pourraient aider à comprendre pourquoi nous régénérons si peu.
Prof. Brigitte Galliot, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

L’Afrique berceau de l’humanité

Le continent africain est le berceau de notre espèce, mais aussi celui de nombreuses inventions majeures de la préhistoire, telles que l’artisanat de la céramique ou la réduction du minerai de fer. Il a, en outre, vu l’épanouissement de grands empires médiévaux: en témoigne par exemple le pèlerinage à la Mecque effectué en 1324 par l’empereur du Mali Mansa Moussa, qui fut d’un tel faste qu’il fit chuter le cours de l’or sur toutes les places financières européennes, créant ainsi la convoitise des Euro- péens. Depuis 1988, une équipe pluridisciplinaire de l’Université de Genève mène des fouilles archéologiques pour exhumer des vestiges du passé ouest-africain méconnu.
Prof. Eric Huysecom, Département d’Anthropologie, Université de Genève

Le réveil de la graine au bois dormant

Certaines plantes ont mis au point des stratégies très astucieu- ses afin que leur progéniture passe le cap crucial de la germina- tion avec tous les indicateurs au vert. L’un des garde-fous visant à empêcher les «faux départs» se manifeste par un état de dormance de leurs graines, qui est maintenu jusqu’à l’apparition de conditions environnementales optimales. Nous étudions les processus permettant à l’embryon de sortir de sa léthargie, ainsi que le rôle des facteurs environnementaux.
Prof. Luis Lopez-Molina, Département de Biologie Végétale, Université de Genève

Comprendre la biodiversité pour mieux la protéger

La biodiversité génétique est fondamentale à toute forme de vie. Elle permet aux organismes de s’adapter aux changements envi- ronnementaux et de survivre en communautés sur de longues périodes. Comprendre comment cette diversité génétique se met en place et évolue au cours du temps est indispensable pour pouvoir la protéger efficacement. Nous verrons comment notre équipe explore les rivières d’Amazonie à la recherche d’espèces inconnues, comment les outils modernes de génétique permettent d’identifier les nouvelles espèces et comment ces connaissances nous permettent de reconstituer les processus évolutifs qui ont façonné la biodiversité actuelle.

D^r Juan Montoya, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

La face cachée de la vie marine

Dans cette conférence, nous allons à la rencontre des organismes unicellulaires qui foisonnent dans les océans mais, en général, passent inaperçus à cause de leur petite taille et de l’apparente simplicité de leurs formes. Ces organismes jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes marins et l’évolution de notre planète, mais c’est seulement récemment que leur grande diversité nous a été révélée, grâce au progrès de la génétique et au séquençage de l’ADN.
Prof. Jan Pawlowski, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

Les protéines chaperonnes, gardiennes du bien-être cellulaire

La cellule se trouve dans un état hautement organisé, grâce aux protéines qui jouent un rôle structurel, afin de faciliter la mobilité intracellulaire, ou qui régulent l’expression des gènes. Ces pro- cessus sont contrôlés et coordonnés par une famille de protéines appelées chaperonnes. Elles assistent d’autres protéines dans leur maturation et modulent également leur activité en les séquestrant ou en les assistant. Nous étudions notamment leur rôle dans le fonctionnement des récepteurs aux oestrogènes dans le cadre de certains cancers. Nous caractérisons aussi d’autres chaperonnes dont le rôle est encore inconnu.
Guillaume Mühlebach, étudiant en doctorat au Département de Biologie Cellulaire, Université de Genève

Génétique du développement sexuel

Comment devenons-nous un homme ou une femme? Dans notre laboratoire, nous cherchons à identifier les bases moléculaires régissant le développement sexuel d’un individu. Ces études ont pour but de mieux comprendre les multiples cas d’ambiguïtés sexuelles présents dans la population humaine.
Prof. Serge Nef et doctorante Céline Zimmermann, Département de Génétique et Développement, Université de Genève

La bioinformatique… une biologie un peu particulière

Les génomes de l’homme et du chimpanzé sont très similaires. L’oiseau est un lointain ancêtre du dinosaure. La puce d’eau a plus de gènes que l’homme. C’est la bioinformatique qui a permis toutes ces découvertes. Cette discipline récente crée des outils informatiques pour l’étude des sciences de la vie. Aujourd’hui, la quantité de données biologiques produites dans les laboratoires explose. Ces données ne peuvent plus être analysées manuellement, et la bioinformatique est devenue l’alliée indispensable des chercheurs. Grâce à elle, il est possible de concevoir des médicaments devant un écran d’ordinateur ou de retrouver à qui appartient un morceau d’ADN.
D^r Marie-Claude Blatter et Dr Patricia Palagi, SIB Institut Suisse de Bioinformatique

Les plantes ont-elles aussi besoin de vitamines pour leur bien être?

Les vitamines B1 et B6 sont des éléments essentiels pour notre santé, mais notre corps ne peut pas les fabriquer. Nous devons donc les absorber par l’alimentation, et les plantes en sont une des principales sources. Vous découvrirez pourquoi plus d’un demi-siècle fut nécessaire pour enfin comprendre que les plantes ont une manière bien particulière de fabriquer ces composés. Nous pourrons débattre ensemble des applications existantes ou potentielles liées à ce travail de recherche.
D^r Nicolas Szydlowski, Département de Biologie Végétale, Université de Genève

Les virus bactériens

Le bacteriophage T4 est le prototype des virus qui infectent et lysent les bactéries. Bien que les 60 gènes essentiels de T4 soient connus depuis 50 ans, la séquence du génome a révélé la présence de 120 gènes de fonction inconnue et qui n’ont pas de parents dans les génomes cellulaires connus. Pour tenter de comprendre la fonction de cette «matière noire» du vivant, nous étudions les effets de ces gènes en les introduisant et les exprimant dans des bactéries, en absence d’infection par T4.
Prof. Dominique Belin, Faculté médecine, Université de Genève

La chimie aussi bouge ! Cinetique et Catalyse: Formation Continue

2011-04-04T21:48:00.000+01:00

Voici un message de Didier.Perret@unige.ch

La Section de chimie et biochimie vous propose une apres-midi conviviale de presentations attrayantes et de discussions sur le theme "Cinetique et catalyse: Tous les chemins menent-ils a Rome?", le mercredi 6 avril 2011, de 14h30 a 17h30 (voir l'affiche en annexe).

Apres un accueil par le President de la Section de chimie et biochimie, le Dr Tomasz Wesolowski proposera une approche theorique de la cinetique et de la catalyse (Loi d'Arrhenius: Du becher a la molecule").
Les subterfuges permettant aux cellules vivantes de gouverner les reactions biochimiques seront ensuite illustres par le Dr Jos Cox ("Enzymes et catalyse dans le monde du vivant").
Finalement, le Prof. Peter Kundig illustrera les moyens que le chimiste se donne pour controler ses reactions en laboratoire ("Developpement de nouveaux catalyseurs asymetriques").

Pour des raisons organisationnelles, les personnes souhaitant participer a l'evenement sont priees de confirmer leur presence aupres de info-chimie@unige.ch jusqu'au lundi 4 avril.

L'evenement, qui s'adresse principalement aux enseignant-e-s du secondaire superieur et a leurs classes, est ouvert a toute personne interessee par les aspects chimiques et biochimiques de la cinetique et de la catalyse. N'hesitez donc pas a diffuser l'information aupres de vos collegues.
Une ample place sera laissee aux questions du public et l'evenement se terminera par une verree permettant de continuer agreablement les discussions.
Un CD des interventions sera envoye a toute personne interessee.
Nous transmettrons ulterieurement les noms des enseignants genevois au Service de la Formation Continue pour que leur participation soit prise en compte.

En esperant vous compter nombreux/ses parmi nous le 6 avril, je vous adresse mes plus cordiales salutations.

Dr Didier PERRET

5 jours de découverte scientifique offerts par l’Académie suisse des sciences naturelles (SCNAT) aux jeunes curieuses et curieux !

2011-03-11T23:36:00.000+01:00

Summer School : développer la passion de chercheur ?

Une opportunité pour des jeunes pour qui l'école est étouffante ou morne, qui veulent toujours en savoir plus, de développer ou révéler une passion pour la biologie est offerte par la SCNAT

Un partage stimulant pour des gens qui ont envie de s'éclater avec le cerveau en ébullition, mais sans substances, en participant à de la vraie recherche, en rencontrant d'autres jeunes passionnées par autre chose que Gala, les nano et les malheurs des "people". Tous frais payés !

L'Académie suisse des sciences naturelles SCNAT réunit tous les scientifiques regroupés dans les sociétés spécialisées suisses du domaine de la biologie.

Passion – partage – convivialité : 5 jours de découverte scientifique offerts par l'Académie suisse des sciences naturelles (SCNAT) aux jeunes curieuses et curieux !

Public :            collégien-ne-s et gymnasien-ne-s pour qui l'examen de maturité est prévu pour l'année 2011, 2012 ou 2013.
Lieu :               Université de Genève, 30 quai Ernest-Ansermet
Date :               4 - 9 juillet 2011
Coûts:             Le cours est gratuit. L'hébergement à l'auberge de jeunesse et les frais de voyage seront pris en charge par la SCNAT

Une occasion unique de plonger dans le monde de la recherche expérimentale et de la biologie moléculaire, accompagné par de véritables chercheurs!
Le programme de la semaine se trouve ici. Une description des expériences se trouve ici.

Le dossier doit être retourné par courrier postal avant le 16 avril 2011 à l'adresse suivante :

La sélection finale des participant(e)s sera annoncée avant le 1er mai 2011
Pour plus d'information contactez biologie@scnat.ch ou le 031 310 40 28.

Organisateurs (Université de Genève):
Karl Perron                     Luis Lopez-Molina
Patrick Linder                    Michel Goldschmidt-Clermont
François Karch                  Jean-David Rochaix

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Photos de la dernière summer school

Cycle de conférences “Débouchés en biologie”

2011-03-11T14:58:00.000+01:00

Vous n'êtes plus ou pas étudiants en biologie, mais vous conseillez des élèves, parfois vous en aiguillez ... peut-être que ce cycle de conférences organisées par Juan Montoya "Débouchés en biologie" peut vous intéresser.

Cycle de conférences "Débouchés en biologie"

Ce cycle de conférences a pour objectif de montrer les différents métiers auxquels on peut prétendre avec une formation universitaire en biologie. Les conférenciers invités sont des étudiants en fin de formation et des professionnels qui nous parleront de leur parcours, nous expliqueront leur métier et nous feront part de leurs impressions. Vos questions sont les bienvenues.
Ce cycle de conférences est destiné aux étudiants en bachelor et en master. Il est également ouvert aux collégiens.
Le programme des conférences est mis-à-jour tous les mois.
Comité d'organisation:

1ère année de bachelor: Céline Schmuziger, Nanci Fonseca Reis.
2ème année de bachelor: Rhéa Garratt, Elise Penarrieta, Frédéric Steiner.
Enseignant: Juan Montoya

Prochaines conférences

22 March 2011, 17:30-18:30 – A150 (Sciences II)

Le parcours du combattant

by Joël Tuberosa, Laure Perret Gentil, Guillaume Muhlebach (Université de Genève)

Des étudiants en master, en début de doctorat et en fin de doctorat nous présenteront leurs parcours et leurs impressions.

6 April 2011, 17:30-18:30 – A150 (Sciences II)

Biologiste à l'Office fédéral de l'Environnement

by Benoît Stadelmann (Office fédéral de l'environnement)

Monsieur Stadelmann a fait son master entre Genève et Nice et sa thèse de doctorat sur l'évolution des chauves-souris à l'Université et au Muséum d'histoire naturelle de Genève. Il est actuellement en poste dans la section "Espèces, milieux naturels, réseaux écologiques" de l'Office fédéral de l'environnement.

Le programme des conférences est mis-à-jour tous les mois sur le site http://genev.unige.ch/fr/professions .

Perspective forcée pour séduire les femelles

2011-02-28T23:19:00.001+01:00

Une perspective forcée met en valeur le mâle ?

Une récente News de Nature (ici) décrit une recherche sur des oiseaux à berceau qui attirent les femelles par une parade dans un espace spécialement préparé (cour) devant une sorte de berceau en brindilles d'où la femelle les observe, Les chercheurs, Endler, J. A.,et al.(2010) montrent que les mâles de certains oiseaux à berceau australiens organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin. (Cf fig 1c) Ce gradient de taille crée selon les chercheurs une illusion optique qui les fait paraitre plus grands et plus frappants.

Fig 1 : a) le mâle devant, guette l'arrivée de la femelle qui apparait de l'autre coté du berceau. b) la cour est garnie de cailloux de taille graduée. c) Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance -d) les mâles de Chlamydera nuchalis organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance. [img] Source Endler, J. A.,et al..(2010).

Des oiseaux qui attirent les femelles par leurs constructions plutôt que par un plumage spectaculaire.

Selon C. Lavorel, ces bowerbirds , les " oiseaux à berceaux" en français, ne doivent pas être confondus avec les oiseaux de paradis; en particulier ils n'ont pas un plumage spectaculaire mais séduisent par leurs constructions" qui peuvent être des simples dômes ou des constructions élaborés avec une sorte de tunnel et une cour pavée d'objets colorés (baies, fleurs, capsules et autres objets humains) cf fig 2.

Fig 2 : Phylogénie probable des oiseaux à berceau. [img]Source : Grange . (1973)

Chez ces oiseaux à berceau, selon Maxmen, Amy. (2010) les mâles passent jusqu'à 80% de leur temps à soigner cette cour (Jacques Dutronc l'aurait peut-être appelé un piège à oiselles, un joujou extra.)

Fig 3 : Les oiseaux à berceaux séduisent par leurs constructions. [img] source : Greg Miles
Quand elle cherche un partenaire, la femelle se tient dans le berceau (tunnel) et observe la cour où le mâle l'attire avec des cris rauques, des sauts, et en agitant un objet coloré. cf Fig 1a.

Un mâle qui crée un gradient de cailloux et une illusion d'optique ?

Maxmen, Amy. (2010) décrit dans Nature news, comment John Endler et al. (2010), de l'université Deakin à Geelong, Australie, ont étudié Chlamydera nuchalis dont le berceau, est constitué d'un sorte de tunnel de 60 centimètres de long qui se termine par une 'cour' (cf video).
Les chercheurs ont pris des photos depuis le tunnel et ont réalisé que les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands créant une illusion d'optique nommée perspective forcée. Cf. Fig 4a) et 4c).

Fig 4 : les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands.Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, les mâles ont rétabli un gradient en trois jours [img]Source :Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010).

Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, fig 4 b) et 4 d) les mâles ont rétabli un gradient en trois jours et reproduit l'illusion complète en 3 semaines.
Cela indique clairement que ce gradient est important pour eux, dit Endler.
Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance Cf fig 1 c)mais avec un gradient de cailloux du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance.

Si les oiseaux voient comme nous, la cour paraitrait plus petite qu'elle ne l'est et l'oiseau par contraste plus grand qu'il ne l'est vraiment. James Ha, un chercheur en comportement cognitif à l'University of Washington in Seattle, pense que c'est un cas unique : "I can't think of any other animal that clearly uses optical illusions."
On pourrait imaginer que ce comportement révèle les capacités cognitives des mâles, que les femelles préfèreraient ainsi les plus malins, pensent les auteurs. Mais Ha objecte que ce pourrait être un comportement inné (Hardwired) qui ne nécessite pas de grandes capacités cognitives.

Par ailleurs une illusion bien réalisée pourrait signifier qu'on a affaire a un mâle efficace pour ramasser les objets, voler des objets colorés aux autres et protéger son oeuvre des voleurs. Un gradient extrême pourrait simplement refléter un environnement riche en objets. En effet, suggérer que les oiseaux prendraient des décisions esthétiques quand ils arrangent méticuleusement leurs berceaux et cours irrite de nombreux chercheurs. "Je n'aimerais pas qu'on lise cette recherche et qu'on aille dire que ces oiseaux sont plus malins que michelange" dit Gerald Borgia, biologiste à la University of Maryland in College Park.

Un article plus complet sur cette recherche, dans Nature ici

La perspective forcée

La perspective et le gradient de densité de texture sont deux des mécanismes utilisés pour apprécier les tailles malgré les distances parmi d'autres (perspective de taille, ombrage, interposition, saturation) (Rock, I. (1984) . Elle repose -entre autres - sur les lignes de fuite et la diminution de taille apparente d'objets de taille connue. Fausser les lignes de fuite ou ce gradient de taille peut faire apparaître les objets plus loin qu'ils ne le sont et donc leur donner une taille apparent faussée.

Fig 5 : [img]Une perspective faussée donne l'impression que la femme de droite est beaucoup plus grande.Source :Myers, D. G. (1998).

La beauté des mâles : à cause des femelles sélectives...

On sait que les oiseaux mâles de nombreuses espèces sont munis d'un plumage magnifique qui attire les femelles (on ne peut s'empêcher de penser au Paon).

Fig 6 : le mâle du paon attire les femelles par son plumage magnifique. La femelle du paon, très discrète, choisit le mâle pour son plumage magnifique. [img]Source : Christophe EYQUEM Licence Art Libre

Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238) Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238)
De toute évidence cette magnifique queue rend cet oiseau plus vulnérable aux prédateurs ! Si un paon apparaissait qui a des couleurs discrètes et qui n'est pas encombré d'une queue immense, (c'est sûrement arrivé) il survivrait sans doute beaucoup plus longtemps... mais comme les femelles l'ignoreraient, les paons actuels ne sont pas les descendants de cet individu « prudent », mais plutôt de ceux qui ont plu aux femelles , qui se sont comportés de manières que nous appellerions téméraires et flamboyantes. C'est en effet les femelles qui choisissent leurs partenaires chez ces oiseaux. « Puisqu'un événement reproducteur est souvent plus coûteux pour les femelles que pour les mâles, les femelles tendent à être plus sélectives dans le choix de leur partenaire (Raven p. 1125). »

Les femelles d'oiseaux sont souvent munies d'un plumage beaucoup plus discret. (cf. Fig. 6) On attribue en général cette différence à l'investissement différent dans la reproduction. Les femelles ont investi beaucoup d'énergie dans peu d'oeufs et la sélection a favorisé celles qui confient leurs gènes et donc le succès de leurs oeufs avec prudence, alors que chez les mâles – qui produisent des spermatozoïdes plus facilement – ce sont les plus attractifs pour les femelles qui ont le plus de descendants, même s'ils sont plus attaqués par les prédateurs.
« On peut interpréter la plupart des différences dans la stratégie de reproduction entre les sexes en comparant les investissements parentaux respectifs des mâles et des femelles. De nombreuses études ont montré que l'investissement parental des femelles est considérable. Une raison est que les ovules sont beaucoup plus volumineux que les spermatozoïdes; 195 000 fois chez les humains! De plus, chez certains groupes d'animaux, les femelles sont responsables de la gestation et de la lactation, des fonctions reproductrices couteuses. […]

La conséquence de telles disparités dans l'investissement parental est que les sexes devraient être confrontes à des pressions sélectives très différentes. (Raven p. 1125).
Toute transposition à l'humain et aux disparités dans l'investissement parental ou ménager serait très inappropriée, ce serait de l'anthropomorphisme à l'envers...
.-)

Sources

Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
Grange . (1973). Encyclopédie "La Faune". Batelière Paris, Kister-Genève et Erasme-Bruxelles-Anvers
Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010). Curr. Biol. advance online publication doi:10.1016/j.cub.2010.08.033 | intranet.pdf
Maxmen, Amy. (2010). Bowerbirds trick mates with optical illusions| Nature News 9 September 2010| doi:10.1038/news.2010.45
Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.
Rock, I. (1984). Perception. New York: WH Freeman.

Semaine du Cerveau lundi 14 - vendredi 18 mars

2011-02-28T23:08:00.000+01:00

Pour ceux qui n'ont pas pu venir à "Imagerie cérébrale: faut-il repenser l'humain émotionnel?" 4 février

La journée de regards croisés de vendredi 4 février intéressait pas mal de gens qui n'ont pas pu venir.
Source :Gauche socialliteracytoday.comDroite : Purves (2001)

Le service multimédia de l'université a enregistré les conférences et elles sont disponibles par le web http://doiop.com/irmf

Tous les liens, les présentations, les articles mentionnés (en intranet) et maintenant les vidéos sont accessibles depuis cette page http://doiop.com/irmf

Enregistrement vidéo des conférences :
Didier Grandjean
François Ansermet
Patrik Vuilleumier
Julien Deonna

La semaine du cerveau: un évènement !

Chaque année la semaine internationale du cerveau du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 est un évènement majeur et l'occasion de faire le point sur un domaine de la biologie qui change vraiment beaucoup.

En plus des ateliers où les élèves peuvent expérimenter, voir, s'émerveiller -déjà organisés depuis des semaines - il y a des conférences, l'occasion d'entendre des spécialistes renommés aborder des questions vives en des termes destinés a un large public.
De quoi donner un supplément de vie aux cours de biologie. Tout particulièrement alors que le PER prévoit d'aborder le système neveux au secondaire I

Semaine internationale du cerveau

Du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 accueil - conférences et tables rondes - intervenants - contacts

Lundi 14 mars
Le cerveau asocial:
autisme et phobie sociale

Mardi 15 mars
Amour et fidélité:
une mécanique neurobiologique?
Mercredi 16 mars
Reconnaître les autres
Jeudi 17 mars
Comprendre les autres:
de la perception des autres à l'empathie
Vendredi 18 mars
Le cerveau sous influence parentale

Programme à imprimer
(document pdf 379 KB)

Organisation: Centre interfacultaire de neuroscience de l'Université de Genève
La Semaine du cerveau est placée sous le haut patronage de M. Mauro Dell’Ambrogio, secrétaire d’Etat à l'éducation et à la recherche et sous les auspices de la Société suisse de neurosciences et de la European Dana Alliance for the brain.

Bio-Tremplins : la biologie vit et évolue. L'enseignement aussi

Concours FameLab - 3 minutes pour convaincre en science

Haeckel et Von Baer,... peut-être quand-même ?

L'expression comparée des gènes relance le débat sur le "stade phylotypique" par lequel passeraient un grand nombre d'embryons.

Du "stade phylotypique" vers un modèle "en sablier"?

De nouvelles données éclairent d'un nouveau jour une ancienne conclusion délaissée ?

Comment un gène peut-il être "ancien" ou "divergent" ?

Mais alors pourquoi ce goulet ?

La simplification pour enseigner conduit à disqualifier un modèle ?

Haeckel attaqué : comme si un modèle pouvait être "vrai" !

Quand des études différentes se recoupent, le modèle est renforcé.

Sources

Rechercher le top-modèle pour expliquer la biologie ?

La perfection du modèle ?

Des modèles descriptifs, explicatifs, prédictifs ?

Présenter un modèle ou faire de la science ?

Faire de la science n'est-ce pas aussi confronter des modèles à la réalité pour les améliorer ?

"Décrire, expliquer, prédire :

enseignement par la modélisation et la simulation en biologie"

Sources

Du génome humain ... aux 1000 génomes humains évolution et santé revisités / concours pour les élèves

Une perspective plus large de l'humanité dans sa diversité : évolution et santé.

Deux conférences pour comprendre - une formation des maîtres genevois

Séminaire PO-11401

Les 1000 génomes humains, les maladies et la diversité humaine : accessibilité, applications possibles en classe

Un évènement européen DNA-DAY 2012 - ESSAY CONTEST

Symposium sur la "Neutral Theory of Molecular Evolution"

Neutral Theory of Molecular Evolution

A Symposium

Speakers

The Current Status of the Neutral Theory of Molecular Evolution

Near Neutrality: the Mutational-Hazard Theory of Genome Evolution

Markets and Gods don't like neutral evolution!

Discussants

Hosts

Café scientifique, le LUNDI 28 nov "TOUS COBAYES... DES MÉDECINES?"

L'ADN gère ses appartements dans le noyau, il n'est pas une longue ficelle de 2m, ni 2 merguez !

L'activation de l'ADN : un déplacement entre deux territoires nucléaires ?

Un ADN linéaire ou replié en "merguez" ?

L'ADN est la plupart du temps en vrac dans le noyau ?

Des articles de "Nature" pour les élèves ? vous n'y pensez pas !

Une structure 3-D liée à l'expression des gènes ?

Un compartiment actif et un compartiment inactif ?

Une structure fractale rapproche tout le génome et permet de passer de l'un à l'autre

Notre société gagnerait à être fractale ?

Les gènes Hox s'activent dans l'ordre en passant du compartiment "off" au compartiment "on"

Un moment historique ?

Le site éducation de Nature Scitable

Sources

« Rousseau et les sciences » mercredi 16 novembre

Penser avec Rousseau en 2012

Chimiscope pour s'émerveiller avec la chimie

Le sexe du cerveau : de la science aux idees recues

Diabète et Obésité - 15 novembre - visite des laboratoires et rencontre avec les chercheurs

Optimiser les sorties de classe

Pour susciter les questions : un article-choc

Pour monter que la science avance et remet en question ses conclusions : une recherche récente.

Un espoir ?

Sources

Les stands à choix, d'une durée de 30 minutes chacun, animés par des chercheurs et des cliniciens

IgNobel Le scarabée qui prenait une bière pour sa compagne ?

IgNobel : étonnant, … mais pas si bête après tout !

The Ig® Nobel Prizes

Le scarabée qui prenait une bière pour sa compagne ?

Sources

"TOUS COBAYE... DU BIOBRICOLAGE?"

Sources

Enfin un TP où les élèves peuvent explorer l'expression des gènes ?

L'expression des gènes est un concept difficile pour les élèves

Des données authentiques librement accessible en classe !

Impressionnant, mais qu'en faire en classe ?

La logique du site

Un bref mode d'emploi

Un usage possible

La localisation de l'hémoglobine

La myosine : où y a-t-il déjà des muscles dans l'embryon ?

La localisation de l'expression de l'amylase :

Conclusion

Sources et liens

Remerciements

Les 1000 génomes humains,
les maladies et la diversité humaine :
accessibilité, applications possibles en classe