La biodiversité : à la mode ?

La biodiversité est à la mode. Les Nations Unies ont proclamé 2010 Année internationale de la biodiversité. La biodiversité est un argument dans des choix politiques (p.ex. Gouvernement français ici ) et de consommation " Manger bio et de saison, c'est bon pour la biodiversité" ici , ou  "Comment se chauffer au bois peut-il être favorable à la biodiversité ? " ici ou militants " La BIODIVERSITÉ en danger !" p. ex. ici.
Les élèves sont continuellement bombardés d'information, et on peut imaginer que les enseignants sont une autorité vers lesquels les élèves se tournent pour comprendre.
Les enseignants sont donc sollicités pour discuter, mettre en perspective et argumenter de la pertinence des arguments que les élèves ont trouvé dans les médias.

"Qu'est-ce que la biodiversité ?
Fruit de 3,8 milliards d’années d’évolution, la biodiversité est indispensable à notre survie. Qu’il s’agisse des ressources essentielles, telles que nourriture, matériaux de construction, produits de chauffage, fibres textiles ou principes actifs des médicaments, ou des fonctions vitales, telles que pollinisation, dépollution de l’air, de l’eau et des sols ou encore limitation des inondations, elle offre une multitude de produits et services sans lesquels la vie sur Terre, telle que nous la connaissons, serait impossible." Source Agence Européenne pour l'environnement : ici.

Plus de l'ordre du slogan, cette réponse ne donne pas d'arguments et ne se réfère même pas à des données. Pour donner une réponse scientifique, à nos élèves  nous voilà toujours aussi empruntés. 
Une récente publication dans nature (Cardinale, B. J., Duffy,  et al. 2012). fait le point sur de très nombreuses études et peut être une base solide pour discuter.
Elle adopte un point de vue anthropocentré : en discutant les effets sur l'homme : Biodiversity loss and its impact on humanity , ils ont cherché à connaitre les effets sur les "services" que la biodiversité offre à l'humanité.

La biodiversité : utile à l'homme... oui mais en quoi ? et pouvons-nous le prouver ? 

Fig 1: This conceptual diagram summarizes what we know about the shape of the biodiversity–ecosystem functioning (BEF) relationship [ img ] source : Cardinale, B. J., et al.(2012)

Ils ont établi des catégories d'effets attendus sur les services que nous rendent les écosystèmes : sur la production (récoltes, bois, pêche, fourrage), sur la régulation (biocontrôle (parasites, maladies, etc.), sur la stabilisation du climat, sur la régulation du sol, de l'eau, et sur la pollinisation)

Ils ont rassemblé les résultats dans un tableau - figuré en petit ci-contre,  – qui montre les hypothèses que les recherches ont confirmé (en vert), celles sur lesquelles le doute subsiste en jaune et celles qui ont été réfutées (en rouge) : ce tableau est reproduit plus bas (en anglais) et en lien ici cf [ table 2]

Ils ont aussi établi quelques conclusions qui font consensus dont voici une sélection ( voir l'article entier ici )

• Les données permettent de conclure que la perte de biodiversité réduit l'efficacité des communautés écologiques à capture leurs ressources essentielles,à produire de la biomasse, à décomposer et recycler les nutriment s biologiques essentiels.
  
• Les données s'accumulent pour indiquer que la biodiversité augmente la stabilité des fonctions des écosystèmes dans le temps. 
  
• Les communautés plus diverses sont plus productives parce qu'elles contiennent des espèces cruciales  qui ont une influence décisive sur la productivité et parce que la diversité des phénotypes fonctionnels augmente le degré global de capture des ressources. 
• La perte de diversité sur plusieurs niveaux trophiques a encore plus d'effet que la perte dans un seul niveau.
  

Ils ont relevé quatre tendances qui émergent( voir l'article entier ici ) :

1. L'impact de la perte de diversité sur les processus écologiques pourrait être du même ordre  de grandeur que plusieurs autres facteurs de changement environnemental réunis.
2. Les effets d e la diversité augmentent ave la durée et pourraient augmenter à des échelles spatiales plus grandes.
   
3. Maintenir les processus de plusieurs écosystèmes à plusieurs endroits et plusieurs moments  demande plus de biodiversité qu'un seul processus à un seul moment,
   
4. Les conséquences écologiques de la perte de biodiversité peuvent être prédits à partir du déroulement de l'évolution.

D'autres ressources sur la biodiversité 

Nature avait fait un dossier Insight Biodiversity [ img ]

• Biodiversity Vol. 405, No. 6783 (11 May 2000) | PDF (224K)|

Un article récent montre comment uen simulation permet d'explorer le développement de la biodiversité golbale

• Aguiar, M. A. M., Baranger, M., Baptestini, E. M., Kaufman, L., & Bar-Yam, Y. (2009). Global patterns of speciation and diversity . Nature, 460(7253), 384-387.

Un article montre comment l'agriculture bio produit plus de biodiversité

• Turnbull, L. A., & Hector, A. (2010). Applied ecology: How to get even with pests . Nature , 466 (7302), 36-37. doi:10.1038/466036a

Un article qui discute les différentes formes de stabilité  [Img]  

• Ives, A. R., & Carpenter, S. R. (2007). Stability and Diversity of Ecosystems . Science , 317 (5834), 58-62. doi:10.1126/science.1133258

Un article qui montre comment la disparition d'espèces peut êtere vue comme une série de filtres d'extinction à travers passent les espèces.

• Brashares, J. S. (2010). Filtering Wildlife . Science , 329 (5990), 402-403. doi:10.1126/science.1190095 [ img ]

N'est-ce pas plus simple de dire que la biodiversité est importante ?

C'est plus simple, oui. ça peut avoir plus d'effet sur leurs comportements, les faire agir dans le "bon" sens.  Mais on est là dans de la militance, pas de la science ! 

Pour ma part, j'ai une certaine méfiance de ceux qui veulent me dicter mon comportement, et je suis réticent à inciter les élèves pour ces raisons éthiques, mais aussi d'efficacité et scientifiques. L'efficacité de la communication pour faire changer les comportements est un domaine de recherche très dynamique, et il semble qu'une meilleure connaissance ne change pas vraiment les comportements, mais qu'il y a des manières très bien établies d'obtenir la "soumission librement consentie" cf par exemple Joule, R.-V., Beauvais Jean-Léon. (2002). Petit traité de manipulation à l'usage des honnêtes gens. Les cigarettiers connaissance.
Quand au rôle des enseignants de biologie, je crois que nous devons apprendre à nos élèves à développer des connaissances scientifiques qui leur permettent de comprendre le monde.

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cf [ table 2] 

Table 1: Balance of evidence linking biodiversity to ecosystem services

Category of service	Measure of service provision	SPU	Diversity level	Source	Study type	N	Relationship
							Predicted	Actual
For each ecosystem service we searched the ISI Web of Knowledge for published data syntheses (DS). The footnote symbols in the ‘Source’ column refer to different syntheses. When a synthesis was not available, we completed our own primary search (PS, see Box 2). Detailed results are given in Supplementary Table 2. Data presented here are summarized as follows: green, actual data relationships agree with predictions (whether service increases or decreases as diversity increases); yellow, Data show mixed results; red, data conflict with predictions. Exp, experimental; N, number of data points; Obs, observed; SPU, service providing unit (where natural enemies include predators, parasitoids and pathogens). Note that 13 ecosystem services are not included in this table due to lack of data (<5 a="a" href="http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7401/full/nature11148.html#supplementary-information" relationships="relationships" see="see">Supplementary Table 2

). Provisioning CropsCrop yieldPlantsGeneticDSExp575    SpeciesDSExp100 FisheriesStability of fisheries yieldFishSpeciesPSObs8 WoodWood productionPlantsSpeciesDSExp53 FodderFodder yieldPlantsSpeciesDSExp271 Regulating BiocontrolAbundance of herbivorous pests (bottom-up effect of plant diversity)PlantsSpeciesDS*Obs40   PlantsSpeciesDS^†Exp100   PlantsSpeciesDS^‡Exp287   PlantsSpeciesDS^§Exp100  Abundance of herbivorous pests (top-down effect of natural enemy diversity)Natural enemiesSpecies/traitDS*Obs18   Natural enemiesSpeciesDS^†Exp/Obs266   Natural enemiesSpeciesDS^‡Exp38  Resistance to plant invasionPlantsSpeciesDSExp120  Disease prevalence (on plants)PlantsSpeciesDSExp107  Disease prevalence (on animals)MultipleSpeciesDSExp/Obs45 ClimatePrimary productionPlantsSpeciesDSExp7  Carbon sequestrationPlantsSpeciesDSExp479  Carbon storagePlantsSpecies/traitPSObs33 SoilSoil nutrient mineralizationPlantsSpeciesDSExp103  Soil organic matterPlantsSpeciesDSExp85 WaterFreshwater purificationMultipleGenetic/speciesPSExp8 PollinationPollinationInsectsSpeciesPSObs7

 

Sources

• Aguiar, M. A. M., Baranger, M., Baptestini, E. M., Kaufman, L., & Bar-Yam, Y. (2009). Global patterns of speciation and diversity . Nature, 460(7253), 384-387.
• Biodiversity Vol. 405, No. 6783 (11 May 2000) | PDF (224K)|
  
• Brashares, J. S. (2010). Filtering Wildlife . Science , 329 (5990), 402-403. doi:10.1126/science.1190095
• Cardinale, B. J., Duffy, J. E., Gonzalez, A., Hooper, D. U., Perrings, C., Venail, P., Narwani, A., et al. (2012). Biodiversity loss and its impact on humanity . Nature, 486(7401), 59-67. doi:10.1038/nature11148 
• Ives, A. R., & Carpenter, S. R. (2007). Stability and Diversity of Ecosystems . Science , 317 (5834), 58-62. doi:10.1126/science.1133258
• Joule, R.-V., Beauvais Jean-Léon. (2002). Petit traité de manipulation à l'usage des honnêtes gens Presses Universitaires de Grenoble.

Chromosome Walk est accessible !

Le SIB Institut Suisse de Bioinformatique est notamment connu pour la fameuse base de données UniProtKB qui répertorie toutes les protéines que la recherche a identifiées et donne l'accès à leur séquence, leur fonction, leur structure 3-D etc.
Le SIB avait réalisé une remarquable exposition "Chromosome walk" décrivant les chromosomes humains et pour chacun quelques gènes dont la protéine est intéressante.
Bio-Tremplin en avait parlé  ici d'autant plus  que nous avons organisé avec Marie-Claude Blatter du SIB de nombreuses formations pour comprendre comment intégrer cette mouvelle biologie à nos enseignements (formations ici)

Les chromosomes par le web 
Cette exposition a été virtualisée et largement complétée, elle est maintenant accessible par le web (www.chromosomewalk.ch). Ainsi chaque classe peut y accéder.

Ce qui est particulièrement utile, un peu comme un Guide du Routard Chromosomique (non ! pas 42 chromosomes) c'est qu'ils ont repéré les bons coins, les gènes remarquables ( celui de la plus longue protéine, ou celui par lequel un virus nous a génétiquement modifié pour permettre le placenta, par exemple), ou les incontournables (les yeux bleus, pourquoi la vitamine C ?…)
Un dossier pour rendre vivant le génome humain, pour s'y repérer,  pour s'y balader.

Comme la biologie change, que les biologistes produisent de nouvelles connaissances de plus en plus souvent sur la base de l'analyse des génomes, il n'est pas difficile de prédire que nos élèves auront plus besoin que nous à leur âge de se situer dans ce dédale de chromosomes.
Si ils font séquencer leur génome pour connaitre leurs risques et susceptibilités  aux maladies ((23andme le propose déjà), si on analyse l'ADN d'en embryon à partir de l'ADN trouvé dans du sang de la mère (article ici) ou si on analyse leur ADN pour mieux adapter les doses d'un traitement (Chimothérapie ou pas ? (La Recherche oct 2006) Intranet.jpg), ou si ils doivent voter sur de nouvelles techniques de médecine prédictive …
Familiariser les élèves sur la notion de génome humain et sur les nouvelles technologies devient donc aussi nécessaire que de les familiariser avec le monde vivant : ils sont directement concernés ou le seront certainement une fois dans leur vie.

Alors merci à l'uniGe et au SIB de nous mettre à disposition ces ressources précieuses pour aider à préparer les élèves à un monde qui change

Sources

• Chimothérapie ou pas ? (La Recherche oct 2006) Intranet.jpg
• L'article d'origine intranet (Potti et Al. NEJM)
• Bianchi, D. W. (2012). Prenatal diagnostics: Fetal genes in mother's blood. Nature, 487(7407), 304-305. doi:10.1038/487304a

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Dossier pédagogique

Fig 1 : (flyer de l'exposition - pdf) .  [img]

Ce dossier pédagogique est en ligne ici et disponible en version pdf.  

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Qu'est-ce que www.chromosomewalk.ch ?

www.chromosomewalk.ch, au fil du génome humain, est une exposition virtuelle interactive et ludique, qui s'adresse à tous les curieux de 9 à 99 ans.     www.chromosomewalk.ch permet de (re)découvrir, de chromosome en chromosome, le monde des gènes, des protéines et de la bioinformatique.   La bioinformatique est une discipline qui s'appuie sur des outils informatiques pour stocker, analyser et visualiser des données biologiques (en savoir plus ).  

www.chromosomewalk.ch, c'est...

• des histoires simples pour mieux comprendre les découvertes scientifiques récentes (exemple)
• un glossaire (liste de mots ou interactif)
• des quiz (facile et expert)
• des liens vers des articles de vulgarisation scientifique (exemple)
• de liens vers des ressources bioinformatiques utilisées par les chercheurs (exemple)
• un outil de recherche simple et efficace (exemple 'hémophilie')

www.chromosomewalk.ch est la suite d'une exposition en plein air qui avait eu lieu à Genève, Lausanne, Neuchâtel et Divonne entre 2008 et 2010 (quelques photos souvenir).   

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Quelques notions de biologie et quelques chiffres

Tout être vivant est composé de cellules comme une maison est faite de briques. La cellule constitue l'unité de base de tout organisme, des bactéries aux êtres humains   en passant par les plantes et les champignons.    Chaque être humain est composé de quelque 100'000 milliards de cellules. Issues de la fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde, toutes nos cellules à l'exception   des cellules sexuelles contiennent  23 paires de chromosomes – 23 chromosomes provenant de notre mère et 23 de notre père (liste des chromosomes humains).    Un chromosome peut être comparé à une pelote plus ou moins compacte dont le fil est l'ADN.   Nous possédons environ 2 m d'ADN dans chacune de nos cellules, répartis entre les différents chromosomes.   Un ovule contient 1 m d'ADN tout comme un spermatozoïde ! Notre corps contiendrait environ 1.3 kg d'ADN.     Au moment de la division cellulaire, les chromosomes sont sous leur forme la plus compactée: ils sont alors visibles au microscope sous la forme de bâtonnets ou de 'X' (lorsque l'ADN est dupliqué).  
   
Grâce à des colorants spécifiques, des bandes sombres et claires alternées apparaissent sur le chromosome.   La topographie de ces bandes chromosomiques est caractéristique d'un chromosome (en plus de sa taille) et permet de l'identifier   (les chromosomes humains sur le site Ensembl / le chromosome 1 sur le site www.chromosomewalk.ch).     L'ADN est une succession de nucléotides liés les uns aux autres par des liaisons chimiques. Il existe quatre nucléotides différents: l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine   symbolisés respectivement par les lettres A, C, G et T. L'ordre des nucléotides dans l'enchaînement est très précis : il est le support de l'information génétique.     L'ADN d'une cellule contient 3 milliards de nucléotides (x2) répartis sur les 23 chromosomes (x2).   C'est ce qui constitue notre identité biologique et le patrimoine génétique que nous transmettons à nos enfants, notre génome (plus d'info).    Dans ce 'texte' de 3 milliards de nucléotides sont cachées les informations nécessaires au développement, au bon fonctionnement et à la reproduction de nos cellules,   en particulier les gènes codant pour des protéines (plus d'info).     Un gène est un morceau d'ADN qui contient une recette pour fabriquer entre autres une ou plusieurs protéines.   En cas de besoin, un gène peut être 'phocopié', puis la photocopie, appelée ARN messager est utilisée par la cellule pour fabriquer les protéines.   Les informations pour fabriquer des protéines ne représentent que  5 % de notre ADN ! (plus d'info)    Les êtres humains possèdent quelques 20'000 gènes codant plusieurs centaines de milliers de protéines différentes qui ont chacune un rôle spécifique.   Une première est impliquée dans la coagulation du sang, alors qu'une deuxième transporte l'oxygène. Une troisième protéine intervient dans la   digestion tandis qu'une quatrième transmet un signal nerveux.    Le même génome dans toutes les cellules  Bien que partageant une même origine et un même génome, nos cellules se spécialisent au cours du développement embryonnaire pour devenir des cellules du coeur,   des cellules du cerveau ou encore des cellules de l'intestin. Elles ne vont tout simplement pas activer les mêmes gènes au même moment (notion de protéome)    Le même génome chez tous les être humains ?  Grâce à des outils bioinformatiques, il est possible de comparer les génomes entre eux: en moyenne, on estime à ~0.1 % de différence entre les génomes de 2 individus   (soit entre 2.5 et 3 millions de lettres différentes). Et ces différences font toute la différence !(plus d'info)  

• Résumé: De quoi sommes-nous faits ?

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Le génome humain, les gènes et www.chromosomewalk.ch

Le génome humain contient environ 20'000 gènes codant pour des protéines.     250 gènes ont été sélectionnés pour www.chromosomewalk.ch comme point de départ pour découvrir notre génome et la bioinformatique.     Les 'triangles' visibles à côté du chromosome indiquent la position de ces gènes sur le chromosome (exemple).  Le plus gros 'triangle' amène à un dossier plus complet.  

En cliquant sur les 'triangles', vous avez accès à: 

• un dossier complet en lien avec le gène, décrivant différents concepts biologiques et exemples d'utilisation de la bioinformatique ('grand triangle') (exemple) (voir la liste des thèmes abordés ci-dessous)
• une brève description de la fonction du gène ('petit triangle') (exemple)
• des liens vers des articles de vulgarisation scientifique (exemple)
• des liens vers des ressources bioinformatiques utilisées par les chercheurs du monde entier (exemple)

Par défaut, c'est le gène avec le dossier complet ('grand triangle') qui apparaît à l'écran lorsque qu'un chromosome est sélectionné. www.chromosomewalk.ch est régulièrement mise à jour et de nouvelles histoires sont ajoutées en fonction de l'actualité scientifique.

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Les thèmes des dossiers de l'exposition (par chromosome)

Chromosome 1 L'odyssée du génome humain   Début de la séquence du chromosome 1  Biologie - Qu'est-ce que le génome humain ; Historique du séquençage du génome humain  Bioinformatique - Rôle de la bioinformatique ; Liens vers des séquences stockées dans les banques de données.    Chromosome 2 Le colosse des protéines   Gène : TTN (titine)   Biologie - La plus grande protéine humaine   Bioinformatique - Portrait-robot d'une protéine : comment prédire la fonction d'une protéine grâce à sa séquence en acides aminés    Chromosome 3 Aux limites de la bioinformatique   Gène : GHRL (ghréline)  Biologie - Régulation de l'appétit ; un gène ? une protéine   Ce que la bioinformatique ne peut pas encore prédire    Chromosome 4 Gène, dis-moi qui tu es et je te dirai d'où tu viens   Gène : CSN1S1 (caséine)   Biologie - Histoire de l'apparition du placenta et de la lactation  Bioinformatique - Comment comprendre l'évolution de certains processus biologiques en étudiant les séquences des gènes    Chromosome 5 Gène? où es-tu ?    Gène : DROSHA  Biologie - De la séquence ADN à la séquence en acide aminé; le code génétique  Bioinformatique - Comment prédire l'existence d'un gène dans le génome ?    Chromosome 6 L'invisible en mouvement    Gène : HLAB  Biologie - Les protéines 'bougent'  Bioinformatique - Concevoir des médicaments ou des vaccins en connaissant la forme d'une protéine et ses mouvements dans l'espace  Vidéo de protéines en mouvement , Vidéo simulant l'interaction entre 2 protéines (système HLA)     Chromosome 7 Un gène pour le dire    Gène : FOXP2   Biologie - L'histoire d'un gène indispensable à la parole  Bioinformatique - Un outil essentiel (Blast): recherche de séquences de gènes ou de protéines similaires    Chromosome 8 Une orange? ça vous dit ?   Gène : GULOp    Biologie - L'origine de notre dépendance à la vitamine C ; notion de pseudogène  Bioinformatique - Visualiser les étapes de la fabrication de la vitamine C  Liens vers les Voies métaboliques     Chromosome 9 L'art et la bioinformatique    Gène : COL15A1 (collagène)  La bioinformatique comme source d'inspiration artistique  Vidéo 'la musique des protéines'      Chromosome 10 Gène...éthique    Gène : CYP2C19 (cytochrome)    Biologie - Réponse aux médicaments: chaque individu est différent  Dépistage génétique (pharmacogénétique) et questions éthiques    Chromosome 11 Du papyrus à l'internet    Gène : INS (insuline)   Biologie - L'insuline  Bioinformatique - L'histoire des banques de données     Chromosome 12 L'histoire de la vie    Gène : RPS26 (protéine du ribosome)  Biologie - La notion d'ancêtre commun et de LUCA 'The Last Universal Ancestor'; les gènes 'universels'    Bioinformatique - Comment établir les liens de parenté entre différentes espèces    Chromosome 13 Le chromosome du septième ciel ?    Gène : HTR2A  codant pour la protéine 5-HT-2A associé à certaines dépressions    Biologie - Comment ressentons-nous le bonheur ?  Biologie / Bioinformatique - A la recherche des effets secondaires d'un médicament    Chromosome 14 Les métiers de la bioinformatique      Exemples de métiers et formations    Chromosome 15 T'as de beaux yeux, tu sais    Gène : HERC2     Biologie - Une des origine génétique des yeux bleus  Bioinformatique - Comment étudier les populations humaines et leur migration ?    Chromosome 16 Ces gènes, vestiges du passé    Gène : VN1R3 (récepteur aux phéromones)   Biologie - Les phéromones; notion de pseudogène  Bioinformatique - Repérer des gènes inactifs dans le génome    Chromosome 17 La bioinformatique pour lire le passé    Gène : COL1A1 (collagène)    Biologie - Ce que nous raconte le collagène sur les liens de parenté entre le tyrannosaure et le poulet  Bioinformatique - Identifier une protéine à partir d'un fossile et classification des espèces    Chromosome 18 Etre ou ne pas être    Gène : BCL2      Biologie - La mort cellulaire programmée (apoptose)  Bioinformatique - Visualiser les réseaux d'interaction entre protéines (les protéines et leurs 'réseaux sociaux')    Chromosome 19 Notre sang à 7h59    Gène : APOE  Biologie - Nos cellules sont spécialisées; notion de protéome  Biologie / Bioinformatique - Analyser les protéines contenues dans un tissu    Chromosome 20 Le prion, une protéine aux deux visages    Gène : PRN (prion)    Biologie - Un agent infectieux pas comme les autres: le prion  Bioinformatique - Modéliser la forme d'une protéine; lien entre la forme et la fonction d'une protéine    Chromosome 21 Les protéines : nos ouvrières     Gène : APP   Biologie - La fonction des protéines  Bioinformatique - Prédire la fonction d'une protéine    Chromosome 22 Mon génome, ton génome, son génome? Et après ?    Fin de la séquence du chromosome 22    Les perspectives de la bioinformatique et de la recherche en génomique    Chromosomes XX Le sexe féminin par défaut ?   Début de la séquence du chromosome X     Chromosomes XY  Homme ou femme? une affaire d'angle   Gène : SRY   Biologie - Les paires de chromosomes sexuels XX et XY   Bioinformatique - Modéliser la structure des protéines interagissant avec l'ADN  

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Les différents dossiers de l'exposition classés par thèmes

Séquençage du génome humain et bioinformatique   Historique et perspectives du séquençage du génome humain – chromosome 1  et chromosome 22  Outils clés de la bioinformatique – chromosome 11 (les banques de données) et chromosome 7 (Blast)   Prédiction de gène - chromosome 5  Les limites de la bioinformatique - chromosome 3  Technologie nécessitant l'usage de la bioinformatique (protéomique) - chromosome 19   Les métiers de la bioinformatique – chromosome 14    Généralités sur les gènes et les protéines   Définitions du gène et de la protéine – chromosome 5, chromosome 21, et chromosome 2    Les protéines en 3D... et en mouvement  Les protéines en 3D et en mouvement – chromosome 6  Lien entre la forme et la fonction d'une protéine, le prion – chromosome 20  Importance de la structure 3D d'une protéine – chromosomes XY  Vidéo de protéines en mouvement , Vidéo simulant l'interaction entre 2 protéines      Les médicaments (design, pharmacogénétique, effets secondaires,)  Design d'un médicament - chromosome 6  Pharmacogénétique - chromosome 10  Effets secondaires - chromosome 13     Au fil du temps – notion d'évolution  L'arbre de la vie - chromosome 12, et chromosome 17  L'évolution des gènes et les migrations humaines - chromosome 15  L'évolution d'un processus biologique - chromosome 4  Notion de pseudogène - chromosome 8 et chromosome 16    Au sujet des maladies génétiques   Chromosome 13 et chromosome 10   La trisomie 21 - chromosome 21  Une maladie un peu particluière (le prion) - chromosome 20  Rechercher: maladie      La mort cellulaire programmée (apoptose)   Chromosome 18    Les chromosomes sexuels  Chromosomes XX et chromosomes XY    L'éthique  Chromosome 10 et chromosome 22    L'art et la bioinformatique   Chromosome 9    

  Exemple de balade:  - Rechercher 'histone' (résultat)   - On découvre qu'il existe plusieurs gènes codant pour les histones, des protéines autour desquelles s'enroule l'ADN  - Cliquer par exemple sur le 'chromosome 4' (résultat)   - Cliquer sur le lien 'Bioinformatique expert': la structure 3D de l'histone entourée d'ADN peut être visualisée en cliquant sur 'view in Jmol'(ressource PDB) (résultat).    

  www.chromosomewalk.ch a été conçu par le SIB Institut Suisse de Bioinformatique en 2012    Qui sommes-nous ?      Pour toute information (visites guidées, questions, suggestions,…) n'hésitez pas à nous contacter !     Un tout grand merci à nos sponsors!    Ce dossier pédagogique est en ligne ici et disponible en version pdf.        

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Sources

• Chimothérapie ou pas ? (La Recherche oct 2006) Intranet.jpg
• L'article d'origine intranet (Potti et Al. NEJM)
• Bianchi, D. W. (2012). Prenatal diagnostics: Fetal genes in mother's blood. Nature, 487(7407), 304-305. doi:10.1038/487304a

Les biocarburants, entre sécurité énergétique et crise alimentaire?

On oublie parfois que toute la vie terrestre tire son énergie des plantes (oui,… j'oublie quelques exceptions comme les chimiautotrophes) et que nos énergies fossiles sont des plantes du passé.

Fig 1: Le pétrole : des plantes du passé ! [img] source http://lesbeauxjardins.com/.


La biologie des plantes a donc une influence décisive sur notre alimentation et notre énergie.

Pourtant leur étude dans les écoles est souvent moins prioritaire, parfois réduite à la systématique - un peu poussiéreuse parfois ? – des cycles reproducteurs : des thallophytes via les bryophytes aux angiospermes avec un accent passionné sur les archégones et l'importance du gamétophyte, des haplodiplobiontes …
Est-ce bien ce qui pourra passionner les élèves pour la biologie végétale ? Je sais que plusieurs d'entre vous arrivent à passionner les élèves sur ces sujets : je crois que c'est plutôt une preuve de votre génie pédagogique que de leur intérêt intrinsèque pour des adolescents boutonneux et en proie à des changements hormonaux troublants...

Quelle biologie pour les futurs citoyens ?
Dans la réflexion sur ce qu'il faut donner aux futurs citoyens dans le peu d'heures de biologie végétale qu'ils recevront, est-ce bien cela qui peut le mieux les préparer à affronter le monde complexe qui les attend ?

"Dans une société fortement marquée par les progrès scientifiques et technologiques, il est important que chacun possède des outils de base lui permettant de comprendre les enjeux des choix effectués par la communauté, de suivre un débat sur le sujet et d'en saisir les enjeux principaux." PER, Plan d'étude Romand

Pourtant la physiologie des plantes est un domaine de recherche dynamiques et vivant qui influence - à travers les cultures alimentaires notamment – peut-être plus la vie sur cette planète que la mise au point d'un traitement pour les dysfonctionnements érectiles.

Après les OGM, l'émergence des biocarburants pose de belles questions scientifiques sur les plantes les plus efficaces et les transformations de la biomasse en carburant, ... mais aussi sur le plan politique puisque chaque hectare qui est cultivé pour du biocarburant pourrait être au détriment de cultures vivrières !
Avec le prix du blé qui augmente aux USA la question est cruciale, et probablement plus près des intérêts de nos élèves que les anthéridies.

L'actualité de la recherche sur les plantes  
Nous avons la chance d'avoir des spécialistes qui viendront nous parler avec passion des aspects vivants et passionnants de la recherche sur les plantes lors d'une journée organisée par Sc-Nat.

Peut-être y trouverons-nous de quoi insuffler un supplément de vie et d'intérêt dans les cours, sans devoir faire la révolution : en suisse l'enseignant a quand même une belle marge de manœuvre pour interpréter la partition qui lui est imposée : y aurait-il là un moyen d'améliorer ce que nous offrons à nos élèves comme image de la biologie tout en restant à l'intérieur du cadre institutionnel ?

Et peut-être de nous faire plaisir aussi ?

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Conférence publique

Les biocarburants, entre sécurité énergétique et crise alimentaire?

Jeudi, 20 septembre 2012, 18-20 h Auditoire A300, Sciences II, 30 Quai Ernest Ansermet, Université de Genève
Entrée libre


Fig 2: Biocarburants : la recherche sur les plantes apporte des éléments au débat. Source : ScNat

Contexte

En raison du réchauffement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre, une tâche prioritaire est de remplacer les combustibles fossiles par des énergies produites de manière durable. La meilleure solution semble être de diversifier les ressources énergétiques durables en tirant parti de l’énergie solaire, hydraulique, éolienne, géothermique et des biocarburants. Ces derniers produits à grande échelle offrent-ils une solution valable sans compromettre nos ressources alimentaires et l’environnement ? Quelles sont les potentiels des microalgues ? Offrent-elles des solutions rentables pour produire des carburants classiques ou de l’hydrogène ?
Conférence publique organisée par la «Plate-forme Biologie» de la SCNAT et la Commission de l’énergie des Académies suisses des sciences avec la participation de l’Université de Genève et de l’Institut National Genevois.

Les orateurs

Paul Mathis, ancien directeur du Laboratoire de bioénergétique au centre de recherches de Saclay (CEA-CNRS) et auteur du livre « Les énergies, comprendre les enjeux »
Gilles Peltier, directeur du Laboratoire de bioénergétique et biotechnologie des bactéries et microalgues CEA Cadarache
Rainer Zah, directeur du group Life Cycle Assessment & Modelling, EMPA, Dübendorf, auteur du livre « Future Perspectives of 2nd Generation Biofuels »



Programme

Introduction
Les énergies, Comprendre les enjeux (30 min)
Paul Mathis, Ancien directeur du Laboratoire de bioénergétique au centre de recherches de Saclay (CEA-CNRS)

Le potentiel des microalgues pour la production de biodiesel et de biohydrogène (30 min)
Gilles Peltier, Directeur du Laboratoire de bioénergétique et biotechnologie des bactéries et microalgues CEA Cadarache

Perspectives des biocarburants de 2^ème génération (30 min)
Rainer Zah, EMPA, Dübendorf
Discussion générale - Table ronde (30 – 45 min) avec la participation de René Longet

Apéritif

Sources :

• Spinar, Zdenek. (1972). Life Before man, Thames & Hudson. London
  
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journées de la microbiologie Les microbes et nous - Relations intimes

Chaque année l'uniGe organise pour le public – particulièrement les enseignants et les classes – un évènement Microbiologie, cette année les 10 et  11 septembre.

Depuis quelques années le regard sur les "microbes" a beaucoup changé  (cf Bio-Tremplins 5 XI 2008  Les bactéries autrefois ennemi n°1 , hier tolérables , aujourd'hui nécessaires ? ) et  le titre de l'évènement le dit bien puisqu'il parle d'intimité ! 
Ce sera le thème de la conférence mardi 11 septembre "Pathogènes et symbiontes: Guerre et Paix aux surfaces muqueuses"  Par le professeur Philippe Sansonetti, Institut Pasteur, Paris .

La connaissance scientifique progresse malgré les turpitudes de l'humain notamment par le mécanisme de la publication. Parce qu'elle expose les nouvelles idées à la critique et au débat, la solidité des idées est éprouvée et on finit par distinguer les idées farfelues des idées géniales en avance sur leur temps. Le débat dans les conférences et les publications finit par établir une vérité temporaire. On a fini par reconnaitre que la terre tourne autour du soleil, que l'ARNmessager ne conduit pas automatiquement à une protéine colinéaire (cf RNA interférant Bio- Tremplins du 30 I 2008 un commando de 9 prend le contrôle de 273 ! ), on sait grâce à une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) et du NCCR Chemical Biology qu'il faudra ajouter la liaison halogène à la  liaison covalente, la liaison hydrogène ou encore la liaison ionique.  (ici mais nous y reviendrons, patientez chimistes !)

Ainsi la seule manière de savoir si une idée est solide en science (et d'en conserver la propriété) est de la publier ! 
Quand il s'agit de séquences de virus ... on peut craindre que des bio-terroristes s'en emparent si on les publie, ou on peut espérer que la publication permette de nombreuses recherches qui aident à comprendre, à soigner et même à prévenir les attaques ! 

Ce débat sera discuté Lundi 10 septembre 2012 lors de la conférence : « Virus de la grippe : censuré » Par le professeur Laurent Roux de la Faculté de médecine, UNIGE

Ce sont des offres de notre université qui sont remarquables et certainement de très belles conférences ! Destinées à un public large, elles pourraient bien donner envie aux élèves d'en savoir plus, donner plus de sens à certains chapitre de la biologie vus en classe !

Ou simplement stimuler la curiosité ! 

je pense que j'irai !

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LES MICROBES ET NOUS - RELATIONS INTIMES

http://www.unige.ch/public/manifestations/j-microbio-2012.html

Lundi 10 et mardi 11 septembre 2012
Centre médical universitaire (CMU), 1 rue Michel-Servet, 1206 Genève

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Nous sommes immergés dans un monde microbien: sur nous, en nous, dans nos aliments, dans la terre, dans les airs. Ces microbes sont essentiels à notre bonne santé et notre développement et pourtant certains nous rendent malade.
Les relations intimes qu’entretient l’être humain avec les microbes qui l’habitent est le thème de ces 5èmes Journées de microbiologie. Comment distinguer les microbes pathogènes des souches bénéfiques au sein des quelque dix mille milliards de bactéries de notre flore intestinale? Comment le virus de la grippe se modifie-t-il d’année en année, nous réservant à chaque fois de nouvelles surprises?
Deux conférences grand public présenteront ces diverses interactions entre l’humain et les microbes. Cette année, vous pourrez également participer à des visites et découvrir les méthodes de recherche utilisées en bactériologie, ou encore effectuer des expériences avec l’aide de chercheurs de l’UNIGE.

PROGRAMME DES EVENEMENTS

Conférences - Visites

Conférences Grand Public - 18h30
Auditoire A250 - CMU
Lundi 10 septembre 2012 : « Virus de la grippe : censuré »
Par le professeur Laurent Roux de la Faculté de médecine, UNIGE
Ce printemps, l’administration américaine bloquait deux articles scientifiques révélant l’adaptation d’un virus de la grippe de l’oie sauvage à la transmission entre mammifères, sous prétexte que cela contrevenait à la biosécurité humaine. Des virus de la grippe circulant chez les oies sont-ils donc potentiellement dangereux pour le genre humain? Peuvent-ils franchir naturellement la barrière entre le monde aviaire et l’espèce humaine? Quels sont les mécanismes biologiques en jeu et sont-ils prévisibles? Peut-on en anticiper les conséquences? Des questions qui passionnent les chercheurs en virologie et qui interpellent les responsables de la santé publique.

Mardi 11 septembre 2012: « Pathogènes et symbiontes: Guerre et Paix aux surfaces muqueuses »
Par le professeur Philippe Sansonetti, Institut Pasteur, Paris
Notre corps héberge dix fois plus de bactéries qu’il ne contient de cellules. Leur activité est indispensable à notre organisme. Il existe ainsi entre l’homme et les microbes une véritable symbiose dont les mécanismes complexes ne peuvent être décryptés qu’avec les moyens de la génétique moléculaire. Or ces bactéries provoquent aussi des maladies infectieuses et parasitaires: elles tuent environ quinze millions de personnes chaque année dans le monde. Pour mettre au point des traitements et des vaccins efficaces, il faut comprendre comment elles déjouent les défenses de notre organisme, il faut déchiffrer les règles de la guerre et de la paix entre les microbes et les hommes.

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Visites grand public de laboratoires
CMU
Avant les conférences, les 12 et 13 septembre - 17h30 à 18h15
Pendant 45 minutes, guidé par un chercheur en microbiologie, le public partira à la découverte du monde des bactéries. Des observations au microscope de certains de ces micro-organismes et la présentation des techniques permettant de les étudier viendront illustrer la présentation de cet univers fascinant.
Sur inscription à bioutils@unige.ch
Organisation: Faculté de médecine et Faculté des sciences  Contacts: Patrick.Linder@unige.ch et Karl.Perron@unige.ch

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Sources

• Jentzsch, A. V., Emery, D., Mareda, J., Nayak, S. K., Metrangolo, P., Resnati, G., Sakai, N., et al. (2012). Transmembrane anion transport mediated by halogen-bond donors. Nature Communications, 3, 905. doi:10.1038/ncomms1902  Comment  Obtenir un article mentionné : Get-a-doi

Analyse du questionnaire Bio-tremplins

Vos réponses au questionnaire Bio-Tremplins juin 2012 

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 36 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-012.pdf 

• L'analyse complète avec toutes les publications réunies est ici. :  Bilan des Bio-Tremplins 2012

Voir aussi:

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Les neurosciences pour comprendre la politique de santé ?

Mon attention a été attiré par une affiche à propos des votations prochaines sur les réseaux de santé. (On vote très fréquemment en suisse pour nos lecteurs internationaux, il s'agit de savoir si le système de santé fait appel à des réseaux de santé ( managed care )

Un image à double sens ?

Si l'on plisse un peu les yeux et qu'on recule on voit tout autre chose qu'un masque a oxygène noué...

On pourrait expliquer l'effet que vous aurez observé (un visage effrayé et attaqué par deux couteaux) par la composition subtile d'une image qui active très différemment deux circuits différents pour la perception émotionnelle et consciente. Une image d'un masque a oxygène avec un nœud dans le tuyau et une image effrayante, qui n'est pas perçue de manière consciente mais activerait le circuit des émotions.

Ce ne sont que des suppositions, ce peut être un hasard... Dans ce cas on se demande pourquoi ce masque est équipé d'une valve ... à l'endroit de la bouche !


Sans entrer dans le débat sur le subliminal on peut essayer  de comprendre ce que cette affiche nous dit sur les voies de nos perceptions.

• Marie-Christine Petit-Pierre  Messages subliminaux, ça marche? Le Temps 1 sept 08
  
• Legal, jean-Baptiste (2012). Le pouvoir des images subliminales Cerveau et psycho janvier fevrier2012

Une application  de la recherche en neurosciences ?

Qui s'intéresse à la perception sait que les émotions – notamment la peur – sont activées directement sans que cela passe par le cortex (LeDoux, J. 1996). On sait aussi que ce sont les basses fréquences (image floue) qui sont interprétées par le Thalamus . Cf Notamment Le Thalamus sous-estimé !  Bio-Tremplins novembre 2007

Une  image hybride qui active deux circuits - l'un inconscient ?

Il y a donc moyen de faire une image hybride à partir de deux images : l'une qui active les émotions par la voie directe et l'autre faite de traits précis qui est perçue par le cortex visuel et dont nous sommes conscients.

Des chercheurs ont fait des images composites qui sont ambiguës :elles sont complètement différentes à regarder de près ou de loin. Un site en répertorie de nombreuses
Une des plus connues est celle-ci : de près on voit Einstein. Eloignez-vous un peu et ... exclamez-vous !


Fig 3 : L'image hybride Marylin / Einstein a été cére par Dr. Aude Oliva pour le  New Scientist magazine du 31 Mars  2007.  [ img ]Source :   Dr. Aude Oliva

Dans Campus la peur en ligne directe Patrik Vuilleumier explique que «Ces données indiquent que le cerveau est doté d'un système visuel parallèle au système classique et capable de le court-circuiter. Toutefois, si cette hypothèse est vraie, le système alternatif doit utiliser des images de basse résolution, ne comportant qu'un minimum de détails, ce qui permet leur transmission plus rapide.» Ils ont alors séparé une image en 2 composantes : l'une avec seulement les contours, nets, et l'autre plus floue (avec les basses fréquences spatiales merci Fourier) Les images floues véhiculaient la peur bien plus que celles qui sont nettes.
Certains y ont vu dans cette séparation des voies une explication du sourire énigmatique de la joconde  image intranet

• I. L. (2007)Pourquoi dit-on que la Joconde a un sourire énigmatique, Science et Vie, Février 2007 Intranet .jpg
  

Les chercheurs montrent comment faire une image hybride

Fig 4 : deux visages hybrides l'un exprime la peur de près l'autre de loin .  [ img ]Source :(Schyns, P. et al. 1999)  
Dans un article remarquable Schyns, P. G., & Oliva, A. (1999) discutent comment ils ont réalisé deux visages hybrides l'un exprime la peur de près, l'autre de loin.  Eloignez-vous de votre écran et regardez le basculement !
Si on floute et renforce l'image de l'affiche dans un logiciel de traitement d'image pour simuler la perception parla voie de la peur... cela donne ceci .
Ils décrivent précisément la technique dans un article intitulé  Hybrid images. Oliva, A. et al. (2006).

Une affiche qui manipule les citoyens en prétendant défendre la liberté de choix ?

On peut imaginer que les auteurs de l'affiche se sont inspirés du principe pour faire l'image du haut de la Fig 4 ?  Ce n'est bien sûr qu'une supposition !
Imaginer qu'un lobby médical puisse ainsi manipuler les citoyens -pardon les clients - en prétendant défendre leur liberté serait trop ironique pour être possible...
Non ?

Quelle que soit la réponse et indépendamment des choix sur ces votations cela me parait en tous  cas un argument pour développer chez nos élèves la connaissance scientifique, ce regard critique qui pénètre "au-delà du sens commun" ?  Astolfi, J.-P. (2008), sans lequel moi je n'aurais rien vu. Et vous ? 

Sources

• Adolphs, R., Gosselin, F., Buchanan, T. W., Tranel, D., Schyns, P., & Damasio, A. R. (2005). A mechanism for impaired fear recognition after amygdala damage. Nature , 433 (7021), 68-72. doi:10.1038/nature03086
• Astolfi, J.-P. (2008). La saveur des savoirs. Disciplines et plaisir d'apprendre. Paris: ESF.
  
• Campus La peur en ligne directe
• LeDoux, J. (1996). The emotional brain: the mysterious underpinnings of emotional life: Simon & Schuster.
• Oliva, A., Torralba, A., & Schyns, P. G. (2006). Hybrid images. ACM SIGGRAPH 2006 Papers, SIGGRAPH  ’06 (p. 527–532). New York, NY, USA: ACM. doi:10.1145/1179352.1141919
• Schyns, P. G., & Oliva, A. (1999). Dr. Angry and Mr. Smile: when categorization flexibly modifies the perception of faces in rapid visual presentations. Cognition, 69(3), 243-265. doi:10.1016/S0010-0277(98)00069-9 | extraits-intranet.pdf
• Legal, jean-Baptiste (2012). Le pouvoir des images subliminales Cerveau_et_psycho-janvier_fevrier2012
• Messages subliminaux ? Le Temps 1 sept 08 Intranet.pdf

Bio-tremplins : Votre avis nous intéresse !

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

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

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

Je vous encourage à y répondre ... d'autant plus que la question de la reconduction des Bio-Tremplins 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 2011 est ici.

Voir aussi

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!