lundi 27 août 2018

Experiment@l-Tremplins, les 'Scopes et tout ce que l'UniGE offre pour les enseignants

Une offre magnifique pour les enseignants et aussi pour les élèves !

L'université de Genève offre aux enseignants genevois une large palette d'activités pour eux et pour leurs élèves :
En plus d'Expériment@l-Tremplins - spécialement pour les maitre-sse- s- les "Scopes" s'adressent particulièrement aux élèves (via les enseignant-e-s  de science) : Bioscope, Chimiscope, Physiscope. (cf. plus bas par ordre alphabétique pour ne pas faire de jaloux :-))  
L'ensemble de ces activités et de nombreuses autres sont réunies dans  un site et une brochure. Activités et ressources pédagogiques   Cf plus bas.


 
La rentrée 2018 au Bioscope !
L'équipe du Bioscope se réjouit d'accueillir vos élèves à partir du 10 septembre 2017, autour d'une quinzaine d'activités scientifiques dans le domaine des sciences de la vie.

Une formation continue autour du sexe, du genre et de la sexualité, aura lieu, le jeudi 7 mars 2019, sur une journée, dans le cadre du projet Sciences, sexes, identités.

N'oubliez pas l'activité CodeMyFish, qui aborde la génétique autour d'enjeux concrets et actuels: la surpêche et la traçabilité alimentaire. 
Télécharger ici la plaquette descriptive des activités 2018-2019
Inscrivez directement vos classes sur notre site

Nous offrons en plus, pour le grand public et les familles, des soirées publiques mensuelles comprenant des activités pratiques sur divers thèmes liés à la Biologie et la Médecine. + infos

Nos activités se déroulent au Centre médical universitaire à Champel, dans le Bâtiment D, salle D02.1557.a, au niveau de la sculpture ADN.
Pour toute question merci de nous contacter sur bioscope@unige.ch


Bioscope, Centre médical Universitaire, D02.1557.a
1 Rue Michel Servet ou 9 Avenue de Champel, 1211 Genève 4.
Tel 022 379 3742
bioscope@unige.ch








Activités et ressources pédagogiques offertes par l'UNIGE

Maths/Astro/PhysiqueHistoire/ArchéologieInformatiqueSciences de la Terre et de l'environnementChimie/BiochimieLanguesGéographieBiologie/MédecineFrançaisOffres multidisciplinaires
L'adresse du site est  : www.unige.ch/ressourcespedagogiques

mardi 21 août 2018

Journées de microbiologie MICROBES D’HIER, MICROBES DE MAINS 12-13 septembre 2018


11es Journées de microbiologie MICROBES D'HIER, MICROBES DE MAINS 12-13 septembre 2018 | 18h30
Centre médical universitaire (CMU)
– Auditoire M. Champendal (B400)

A cette occasion il y aura deux  Conférences grand public ( cf détails plus bas)

  • Mercredi 12 septembre | 18h30  «Hygiène des mains: agir local, penser global»  Conférence du professeur Didier PITTET  (Prévention et contrôle de l'infection, Faculté de médecine UNIGE et HUG)

  • Jeudi 13 septembre | 18h30 «Microbes: des nouvelles du passé» Conférence de la Docteure Catherine THÈVES (anthropologie moléculaire, CNRS, Université de Toulouse)

Les chercheurs ont sélectionné une publication pour vous lecteurs d'Expériment@l-Tremplins et Bio-Tremplins : afin de venir à la conférence mieux informé, pour en tirer meilleur profit, pour approfondir après, ou pour ceux qui ne pourraient pas venir. 

Didier Pittet : Le geste qui sauve

Nos mains sont constamment en contact avec l'environnement mais également avec d'autres personnes. Elles sont, par conséquent, en grande partie responsables de la propagation des bactéries. Le lavage ou la désinfection de celles-ci est donc une arme extrêmement efficace pour lutter contre la transmission de ces microbes. Depuis plus de 20 ans, le professeur Didier Pittet contribue grandement à l'amélioration de l'hygiène des mains. La formule conçue à Genève, à base d'alcool et de chlorhexidine, est bien plus efficace et rapide que le lavage traditionnel à l'eau et au savon. Largement diffusée à Genève d'abord, puis à travers le monde, cette solution, partie d'une stratégie reprise par l'Organisation mondiale de la Santé, a permis de faire chuter le nombre d'infections, y compris dans les pays où l'accès à l'eau est difficile. Didier Pittet nous raconte l'aventure extraordinaire de cette invention, et la situe dans l'histoire de l'épidémiologie.

  • Le problème : Au moins 500,000 patients sont infectés chaque jour à travers le monde, ce qui provoque la mort de 20 à 50'000 personnes.
  • La solution : L'utilisation de rince-mains à base d'alcool permet de réduire le nombre d'infection ainsi que les décès qui en découlent de 50%.

Voir le site de la stratégie mondiale de promotion de l'hygiène des mains :  http://www.cleanhandssavelives.org
Y sont notamment accessibles :
Un livre (Le Geste qui Sauve)  ("L'auteur a fait don de ses droits au. En achetant un livre, vous offrez un flacon de solution hydro-alcoolique à un soignant d'un pays défavorisé, et vous contribuez à sauver des vies." ) ainsi que le film réalisé (Clean Hands)

Voir aussi le  TEDxTalk at http://www.tinyurl.com/AdaptToAdopt

une image vaut mille mots ... mais peut être interprétée          de mille manières


Catherine THÈVES : Le microbiote du passé - l'ADN dans la plaque dentaire - révèle les changements de régime de nos ancêtres !

Catherine THÈVES a spécialement sélectionné une publication pour Expériment@l-Tremplins  : une mesure du microbiote à travers le séquençage de l'ADN retrouvé sur la plaque dentaire de dents depuis le mesolithique à nous qui révèle des changements de régime et l'apparition des bactéries cariogènes plus récemment. 
" Notre recherche a identifié une nouvelle voie pour la recherche bioanthropologique, qui promet de fournir les premiers enregistrements génétiques détaillés de l'évolution du microbiote humain. Cela permet d'examiner directement les effets des transitions nutritionnelles et culturelles et sur la santé humaine dans le temps et de révéler  l'évolution génomique des commensaux et des agents pathogènes humains." Adler, C. J.,et al. (2013) ( notre traduction)


Figure 1
Fig 1:  Phylum-level microbial composition of ancient dental calculus deposits. [img]. Source :Adler, C. J.,et al. (2013)
De manière plus large cet article montre bien le rôle croissant du traitement de l'information issue du séquençage dans la production de connaissances en biosciences. Selon Morange, M. (2003)  l'ADN n'est plus tant conceptualisé comme une molécule que comme un support d'information et de contrôle des processus vivants.

C'est un changement de paradigme qui  fait progressivement son chemin jusque dans les pratiques en classe et les programmes.

Expériment@l-Tremplins vous aide à vous faire une opinion sur cette évolution : allez lire l'article d'origine !

  • Adler, C. J., Dobney, K., Weyrich, L. S., Kaidonis, J., Walker, A. W., Haak, W., … Cooper, A. (2013). Sequencing ancient calcified dental plaque shows changes in oral microbiota with dietary shifts of the Neolithic and Industrial revolutions. Nature Genetics, 45(4), 450‑455. https://doi.org/10.1038/ng.2536


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11es Journées de microbiologie
MICROBES D'HIER, MICROBES DE MAINS

12-13 septembre 2018 | 18h30
Centre médical universitaire (CMU)
– Auditoire M. Champendal (B400)
Conférences grand public
(flyer ci-joint)

Hier comme aujourd'hui, les microbes ont toujours cohabité avec nous. Notre histoire est intimement liée à ces micro-organismes et à leur transmission d'une personne à l'autre. Ces 11es Journées de microbiologie permettent de faire le point sur les moyens de prévenir la propagation de ces microbes, parfois dangereux, mais également de découvrir ce que les micro-organismes qui ont habité nos ancêtres nous enseignent sur notre passé.

Mercredi 12 septembre | 18h30
«Hygiène des mains: agir local, penser global»
Conférence du professeur Didier PITTET  (Prévention et contrôle de l'infection, Faculté de médecine UNIGE et HUG)

Nos mains sont constamment en contact avec l'environnement mais également avec d'autres personnes. Elles sont, par conséquent, en grande partie responsables de la propagation des bactéries. Le lavage ou la désinfection de celles-ci est donc une arme extrêmement efficace pour lutter contre la transmission de ces microbes. Depuis plus de 20 ans, le professeur Didier Pittet contribue grandement à l'amélioration de l'hygiène des mains. La formule conçue à Genève, à base d'alcool et de chlorhexidine, est bien plus efficace et rapide que le lavage traditionnel à l'eau et au savon. Largement diffusée à Genève d'abord, puis à travers le monde, cette solution, partie d'une stratégie reprise par l'Organisation mondiale de la Santé, a permis de faire chuter le nombre d'infections, y compris dans les pays où l'accès à l'eau est difficile. Didier Pittet nous raconte l'aventure extraordinaire de cette invention, et la situe dans l'histoire de l'épidémiologie.

Jeudi 13 septembre | 18h30
«Microbes: des nouvelles du passé»
Conférence de la
Docteure Catherine THÈVES (anthropologie moléculaire, CNRS, Université de Toulouse)
Quels étaient les agents infectieux derrière les épidémies historiques? Que nous apprennent les bactéries de la bouche sur l'alimentation à la préhistoire? Comment étudier l'état de santé de nos ancêtres? Ces questions fascinantes piquent notre curiosité. Décryptons ensemble les dernières découvertes sur les microbes de notre passé et relevons les indices sur les restes archéologiques grâce aux outils de la biologie, tout en prenant en compte leurs limites. Dre Catherine Thèves, anthropologue moléculaire, propose une analyse de ces données et tente d'interpréter les résultats actuels au regard de ces interrogations sur le passé.
Animation:
LE GESTE QUI SAUVE
Mercredi 12 et Jeudi 13 sept. dès 17h30 (devant l'auditoire)
Evénement organisé par la Faculté de médecine et la Faculté des sciences de l'UNIGE
_______________________
FACULTÉ DE MÉDECINE Université de Genève   022 379 59 11 – facmed@unige.ch www.unige.ch/medecine

samedi 14 juillet 2018

Gluten : pourquoi cette intolérance ?

Divers troubles associés au gluten ?

Le rejet du gluten (un ensemble de protéines issues du blé, de l'orge et du seigle - qui donnent sa souplesse au pain et lui permettent de lever)  est croissant (oui désolé je n'ai pas résisté ), on parle parfois d'allergie ou d'intolérance et une certaine confusion avec a) la maladie cœliaque ou b) l'allergie au blé existe. Un article dans science (Servick, K., 2018) ici  fait le point. (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).


Fig 1: Le gluten est un ensemble de protéines souple et résistant qui permet la levée et le moelleux du pain  [img]. Source :Paul Taylor/Getty Images in Servick, P. 2018

L'article distingue deux autres cas que l'hypersensibilité au gluten
  • la maladie cœliaque (a) est une maladie auto-immune qui touche 1% des gens (Bettayeb, 2015). Les personnes atteintes sont génétiquement prédisposées à déclencher une réponse auto-immune provoquant des lésions de la paroi de l'intestin grêle lorsqu'un composant du gluten appelé gliadine pénètre dans la paroi intestinale et déclenche une réaction inflammatoires dans les tissus proches. Cf revue médicale suisse pour plus d'info
  • les personnes allergiques au blé (b) réagissent aux protéines de blé en produisant une classe d'anticorps appelés immunoglobulines E des anticorps au coeur de notre défense contre les parasites, et - hélas - des allergies provoquant des vomissements, des démangeaisons et un essoufflement. Cette affection concerne 0.5% des gens (Bettayeb, 2015).

Et en français ?

La sensibilité au gluten : reconnue mais des mécanismes en débat scientifique intense

Pour les chercheurs, d'autres patients qui ne présentent ni des anticorps IgE révélateurs, ni des dommages visibles à l'intestin, mais qui ressentent un véritable soulagement lorsqu'ils suppriment les aliments contenant du gluten sont un véritable défi, un mystère à éclaircir. Il sont 6% environ (Bettayeb, 2015).

Selon Armin Alaedini, immunologue à la Columbia University, les médecins - gastroentérologues - ont considéré pendant longtemps et avec scepticisme ces patients "vous n'avez pas la maladie cœliaque, ni une allergie au blé… au revoir !" 
Il n'y a en effet pas de test très clair et le diagnostic est en général établi par le gluten challenge": Les patients évaluent ce qu'ils ressentent avant et après la suppression du gluten, puis réintroduisent le gluten ou un placebo - idéalement déguisé en pilules ou collations indiscernables - pour voir si les symptômes réapparaissent.

"Nombreux étaient ceux qui pensaient que ces effets étaient peut-être dûs à une autre sensibilité ou étaient dans la tête des gens" 
Que le blé puisse produire chez des patients non cœliaques des douleurs abdominales, ballonnements, diarrhées, et parfois maux de tête, fatigue, réactions cutanées et douleurs articulaires est maintenant largement accepté. Mais l'accord s'arrête à ce constat !

De nombreux médecins commencent à approuver et même souvent à recommander un régime sans gluten. "Finalement, nous ne sommes pas là pour faire de la science mais pour améliorer la qualité de vie des patients" dit Alessio Fasano, un gastroenterologue pédiatre au  Massachusetts General Hospital à Boston qui a étudié la NCGS et écrit un livre sur comment vivre sans gluten. Il dit que s'il doit faire une incantation magique pour améliorer l'état d'un patient - même s'il ne comprend pas pourquoi - il le fera.
On mesure bien la différence de perspective entre la science qui veut comprendre, vit les questions comme un défi et la médecine qui transforme les réponses nuancées de la science en certitudes et cherche d'abord à soigner avec ce "qui marche" - même sans savoir pourquoi.

Quand aux mécanismes pour cette sensibilité au gluten et même au rôle effectif du gluten dans cette affection, il y a débat entre les spécialistes.
C'est un de ces moments passionnants où la science progresse parce qu'il y a plusieurs explications et que de nombreux chercheurs expérimentent et débattent. La science en mouvement, en turbulences. On est loin de l'idée d'une science des certitudes...

On a donc deux hypothèses d'explication et deux camps :

  • Pour certains, cette sensibilité au gluten non-coeliaque s'explique par une réaction immunitaire (sans être une allergie) contre le gluten. Ils  la nomment non-celiac gluten sensitivity (NCGS). 
  • D'autres pensent que la plupart des patients réagissent en fait à un excédent de glucides mal absorbés qu'on trouve dans le blé et beaucoup d'autres aliments, appelés FODMAP. Ceux-ci peuvent causer des ballonnements lorsqu'ils fermentent dans l'intestin.
Le débat fait rage entre spécialistes et chacun défend sa théorie avec énergie. Si dans la science idéalisée chacun tente de vérifier si son hypothèse est fausse et ne la retient qu'après avoir éliminé toutes les autres possibilités, on voit que les scientifiques sont humains et défendent leur idée. 
Mais on voit aussi que cette question vive suscite de nombreuses recherches et débats et ... que la science avance malgré tout !
Cette publication vous aidera à remonter aux publications et à vous faire une idée vous-même.

L'immunité et des lésions de la paroi intestinale ?

Pour comprendre comment une protéine consommée peut causer une réaction immunitaire sans déclencher une allergie, il faut peut-être d'abord comprendre comment les protéines sont normalement tolérées.
Prenons un pas de coté et examinons un instant un review par Nowak-Wegrzyn, A., Szajewska, H., & Lack, G. (2017)(cf ici) intitulé "Food allergy and the gut" et qui fait le point notamment sur la manière dont sont normalement tolérées les protéines partiellement digérées (lymphocytes T régulateurs) et le rôle des bactéries commensales pour induire la tolérance orale. La figure 2 montre  la différence de réaction aux mêmes allergènes oraux et cutanés en cas d'allergie ou non.
Un résumé des auteurs pour vous donner envie d'en lire plus :
Key points
  • Food allergy affects 6–8% of children <5 years old and 3–4% of the general population in developed countries; incidence of peanut allergy has increased considerably over the past decade
  • Food allergy results from a lack of oral tolerance, a state of systemic unresponsiveness to ingested soluble antigens mediated mainly by regulatory T cells in the gastrointestinal tract
  • Food reactions can have IgE-mediated, non-IgE-mediated or a combination of IgE- mediated and non-IgE-mediated pathophysiology involving the skin, gastrointestinal tract, respiratory tract and/or cardiovascular system
  • Double-blind, placebo-controlled food challenge remains the gold standard for diagnosing food allergy
  • Dietary elimination of offending foods is the current standard of care; future therapies focus on specific food immunothera


(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).

Figure 1 : Differential immune responses in the gut                  (oral tolerance) and skin (IgE sensitization and food                  allergy) using peanut allergy as an example.
Fig 2: Réaction immunitaire comparée (exemple de la cacahuète) entre a) l'intestin (
tolérance orale) et b) la peau ( sensibilsation IgE et allergie alimentaire) peau affaiblie, dermatite (g) et saine (dr). [img]. Source :Nowak-Wegrzyn, A., Szajewska, H., & Lack, G. (2017).

On voit que la tolérance aux protéines dépend d'une barrière (intestin ou peau) intacte qui prévient le contact de ces protéines étrangères avec les sang et la lymphe.

Quel lien entre la sensibilité au gluten et l'immunité ?

Rappelons que la NGCS n'est pas une allergie (qui serait associée à des IgE).
Des chercheurs (Uhde, M., ... Alaedini, A. et al 2016), ont par exemple cherché des marqueurs de réaction immunitaire en comparant des patients cœliaques, avec des non affectés et des sensibles au gluten. Chez ces derniers ils ont trouvé - à leur surprise - des niveaux sensiblement plus élevés d'anticorps suggérant une réponse immunitaire transitoire. Ces résultats n'impliquaient pas forcément que le gluten soit la cause, mais plutôt que la barrière de l'intestin serait altérée, permettant au gluten de passer à travers et d'interagir avec les cellules immunitaires du sang. D'autres éléments - tels que des bactéries susceptibles de provoquer une réponse immunitaire pourraient traverser également.
Ils ont en effet trouvé des niveaux élevés de deux protéines qui suggèrent une réponse inflammatoire à des bactéries. Et chez un groupe de 20 patients qui se sont abstenus de gluten pour 6 mois, les niveaux de ces marqueurs ont baissé
Individuals with wheat sensitivity had significantly increased serum levels of soluble CD14 and lipopolysaccharide (LPS)-binding protein, as well as antibody reactivity to bacterial LPS and flagellin. Circulating levels of fatty acid-binding protein 2 (FABP2), a marker of intestinal epithelial cell damage, were significantly elevated in the affected individuals and correlated with the immune responses to microbial products. There was a significant change towards normalisation of the levels of FABP2 and immune activation markers in a subgroup of individuals with wheat sensitivity who observed a diet excluding wheat and related cereals.


Conclusions These findings reveal a state of systemic immune activation in conjunction with a compromised intestinal epithelium affecting a subset of individuals who experience sensitivity to wheat in the absence of coeliac disease.
(Uhde, M., Ajamian, M., Caio, G., Giorgio, R. D., Indart, A., Green, P. H., … Alaedini, A. 2016)
 
Cette étude a changé la perspective de nombreuses personnes : elle identifie des marqueurs biologiques objectifs permettant de définir une affection ou une maladie.

Des sucres fermentables (fructanes) ?

D'autres pensent que la plupart des patients réagissent en fait à un excédent de glucides mal absorbés qu'on trouve dans le blé et beaucoup d'autres aliments. Ces glucides fermentables, appelés FODMAP, pour fermentable oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides, and polyols, peuvent causer des ballonnements lorsqu'ils fermentent dans l'intestin.  Le terme a été inventé par le gastro-entérologue Peter Gibson à l'Université Monash à Melbourne, en Australie, et son équipe. De nombreux aliments communs sont riches en FODMAP : Oignons et ail, légumineuses, lait et yogourt, fruits, y compris les pommes, les cerises et les mangues, ainsi que le blé. Les diététiciens du groupe de Gibson ont estimé que des glucides dans le blé appelés fructanes peuvent représenter jusqu'à la moitié de l'apport de FODMAP d'une personne. L'équipe a découvert que ces composés fermentaient dans l'intestin provoquant des symptômes équivalents au syndrome du côlon irritable, tels que des douleurs abdominales, des ballonnements et des gaz.

Une expérience compare, chez des personnes qui se déclarent sensibles au gluten, les effets ressentis de barres de céréales  au gluten, au fructane ou sans (placebo). Skodje, G. I., … Lundin, K. E. A. (2018). ici. Les résultats de cette étude - soigneusement randomisée (7 jours une sorte, une semaine sans, puis une autre sorte, puis la 3ème)  et en aveugle (les barres sont indiscernables) -  indiquent que le fructane cause plus d'effets que le placebo et que le  gluten : cf fig.2.

https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(17)36302-3/abstract#graphical_S0016508517363023
une image vaut mille mots ... mais peut être interprétée          de mille manières
Fig 2: Selon cette étude contre placebo les fructanes ont produit plus de symptômes gastro-intestinaux que le gluten [img]. Source :Skodje, G. I., … Lundin, K. E. A. (2018).

Dans son review Servick, K., (2018) (ici) écrit que si les FODMAP sont le principal coupable, des milliers de personnes pourraient être en train de suivre sans raison valable un régime sans gluten sur le conseil de leurs médecins et diététiciens. (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles). Figure ci-contre (Bettayeb, 2015).

Un congrès houleux ou une science qui se fait ?

Servick, K., (2018) rapporte que lors d'un congrès à l'université de Colombia en mars Alaedini (intestin poreux et allergie) et  Lundin (FODMAP) ont eu des arguments vigoureux, pour le moins !

Alaedini soutient qu'en recrutant largement dans la population insensible au gluten, plutôt que des patients qui ont réagi au blé, Lundin a probablement omis d'inclure les personnes ayant une véritable sensibilité au blé. Très peu de sujets de Lundin ont signalé des symptômes autres que ceux relatifs aux intestins, tels que des éruptions cutanées ou de la fatigue, qui pourraient indiquer une réaction immunitaire, dit Alaedini. Et il note que l'augmentation des symptômes des patients en réponse aux collations FODMAP était à peine statistiquement significative.

Lundin, quant à lui, souligne que les patients de l'étude d'Alaedini n'ont pas été confrontés à un  aveugle pour vérifier si les marqueurs immunitaires qu'il a identifiés ont vraiment augmenté en réponse au blé ou au gluten. Les marqueurs peuvent ne pas être spécifiques aux personnes ayant une sensibilité au blé, dit Lundin.

Servick, K., (2018) dit que malgré les positions contradictoires de leurs discussions, les deux chercheurs ont en fait beaucoup de terrain d'entente. Alaedini convient que les FODMAP expliquent une partie du phénomène d'évitement du blé. Et Lundin reconnaît qu'une petite population peut vraiment avoir une réaction immunitaire au gluten ou à une autre composante du blé, bien qu'il ne voie pas de bonne façon de les identifier.

Une science qui turbule et qui avance …

On commence à comprendre un peu mieux ce qui se passe, puis un jour il résultera  de ce débat un consensus et on devra récrire quelques passages dans nos cours.
Certains - qui ont besoin de certitudes et  imaginent que la science en produit - concluront que la science n'est pas fiable puisqu'elle change !
D'autres pourront utiliser cet exemple pour montrer en classe comment la science se fait par le débat et la confrontation d'idées.
Cet article montre que la science évolue et l'importance de croiser les résultats des recherche, d'entendre les débats, de prendre du recul sur nos certitudes et de les reconsidérer.




doi:10.1126/science.aau2590

  Références :

  • Bettayeb, L. (2015) Dossier gluten, le grand malentendu, Sciences et Vie VIII 2015 intranet.pdf
  • Servick, K. (2018). What's really behind 'gluten sensitivity'? Science. https://doi.org/10.1126/science.aau2590
  • Skodje, G. I., Sarna, V. K., Minelle, I. H., Rolfsen, K. L., Muir, J. G., Gibson, P. R., … Lundin, K. E. A. (2018). Fructan, Rather Than Gluten, Induces Symptoms in Patients With Self-Reported Non-Celiac Gluten Sensitivity. Gastroenterology, 154(3), 529-539.e2. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2017.10.040
  • Uhde, M., Ajamian, M., Caio, G., Giorgio, R. D., Indart, A., Green, P. H., … Alaedini, A. (2016). Intestinal cell damage and systemic immune activation in individuals reporting sensitivity to wheat in the absence of coeliac disease. Gut, gutjnl-2016-311964. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2016-311964
  • Nowak-Wegrzyn, A., Szajewska, H., & Lack, G. (2017). Food allergy and the gut. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 14(4), 241‑257. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.187
Révisé le 8 08 18 pour ajouter un lien concernant la maladie coeliaque vers la société médicale suisse

vendredi 22 juin 2018

Les plantes règnent sur la terre, … elles font "seulement" 80% de la biomasse !

Résumé

La (bio)masse totale des êtres vivants sur terre a été estimée récemment à 550 milliards de tonnes de Carbone ( GT C) dont la majorité se trouve dans des plantes; les animaux ne font que 2 GT C. Les humains sont à peine 0.06 GT C mais leur impact sur la biomasse a pu être estimé par la diminution de moitié des végétaux depuis 10'000 ans et par la domination impressionnante de la masse des mammifères d'élevage (20 fois plus que les sauvages ) et des oiseaux d'élevage (poules etc) qui représentent autant de GT C que tous les autres oiseaux réunis. La seconde place des bactéries à 70 GT C sera une surprise pour beaucoup d'élèves (et franchement pour moi aussi...)
Ces données permettent de chiffrer des enseignements classiques des pyramides trophiques, mais remettent en question et complexifient. Quelques réflexions sur la tension entre "vérité" scientifique et nécessaire clarté des objectifs termineront cette publication.

Les plantes règnent sur la terre; elles représentent "seulement" 80% de la biomasse

Une étude récente, rapportée par Pennisi, E. (2018) dans une news de Nature ici, estime la biomasse (mesurée en Gigatonnes de Carbone pour pouvoir comparer des organismes plus ou moins gorgés d'eau etc : GT C)  de tous les êtres vivants sur notre globe. Sur un total de 550 GT C, ils calculent que les plantes font ~80% (environ 450 GT C) suivies par les  bactéries (70 GT C) et  les champignons (12 GT C). Les animaux ne font que 2 GT C dont la moitié sont des arthropodes. Les humains sont à peine 0.06 GT C (environ autant que le krill ou les termites !) mais leur impact sur la biomasse est énorme : par exemple les humains avec le bétail et les autre animaux d'élevage pèsent 20 fois plus que les mammifères sauvages, les oiseaux d'élevage dépassent tous les oiseaux "naturels" (dans le sens non modifiés par l'élevage). Les humains ont aussi eu un effet sur la biomasse végétale en la réduisant de moitié au cours des derniers 10'000 ans.


Fig 1:
biomasse (en Gigatonnes de Carbone :GT C) des êtres vivants sur notre globe selon les règnes (kingdom) [img]. Source : Pennisi, E. (2018), d'après Bar-On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018) ici.

Bar-On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018)  donnent aussi des estimations pour le nombre d'individus de différents taxa dans la  SI Appendix, Table S1(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).

On y trouve par exemple qu'ils estiment avoir un bon degré de certitude pour les plantes"The uncertainty associated with our estimate of the biomass of plants is relatively small (≈1.2-fold)" , mais sont bien moins sûrs d'eux pour les bactéries "uncertainty associated with our estimate of the biomass of bacteria is much larger (≈9-fold)." SI Appendix, Table S1. p. 6 "

La biomasse sur terre émergée :  bien plus que dans les mers!

La biomasse établie (en compilant des publications) est répartie ainsi : 470GT C pour les terres émergées, 70 GT C pour les profondeurs des océans et du sol ( > 8m)  et seulement 6 GT C pour la biomasse marine (cf fig. 2) . La répartition des différentes catégories entre ces 3 domaines montre que les plantes sont surtout à la surface terrestre et les archées en profondeur.  (cf fig. 2)

Fig2 : Distribution de la biomasse  de différentes  êtres vivants en fonction des environnements et modes trophiques (diagramme de  Voronoi)  [img]. Source : Bar-On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018)


Revoir nos documents d'enseignement ?

Classiquement on propose aux élèves des pyramides des biomasses basées sur un modèle de rendement théorique de 10% à chaque niveau trophique, ce qui impliquerait que les producteurs feraient pratiquement 90% (ok les matheux me feront un procès, ou s'amuseront à calculer le chiffre exact,…) mais la réalité est plus diverse bien sûr. 




Picture
Fig. 3: Pyramide des biomasses théorique  [img]. Source : http://owsenergyflow.weebly.com/biomass.html


Certains ouvrages donnent des pyramides des exemples chiffrés (cf fig. 3) , mais ces valeurs changent fortement d'un exemple à l'autre (bien sûr !) et sont parfois écartées parce que trop complexes...

Fig.4 : Pyramide des biomasses chiffrée . Source : Campbell (2017)


Fig.5 : Pyramide des énergies chiffrée. Source : Macfayden 1963 in Duvigneaud, P. (1980) 

Ces variations peuvent troubler les élèves qui préfèrent souvent des affirmations simplement vraies à apprendre.
Chevallard (1991) montre dans ses recherches sur la Transposition Didactique que cette transformation des savoirs de recherche en savoirs en classe n'est pas un appauvrissement regrettable, mais inévitable et nécessaire. (Adaptation à la biologie ici ) Les contraintes en classe font que  certains savoirs y vivent et d'autres y dépérissent. Et les chiffres bien clairs comme ce 10% sont plus faciles à mettre en oeuvre dans des exercices, plus aisés à évaluer et ont une certaine reconnaissance sociale qui rassure (les parents ont vu ça "de leur temps").
Il n'est donc pas surprenant que ces pyramides simplifiées et une mémorisation de "10x moins à chaque passage de niveau" perdurent et vivent en classe.
Avec parfois le résultat que les élèves répondent qu'il y a dix fois moins de poissons que de plancton et 10 x moins de mercure à chaque niveau trophique…  

Faut-il dire la "vérité" scientifique ou les aider à réussir l'examen ?

Une question se pose chaque fois que les progrès de la science remettent en question nos savoirs enseignés : faut-il ignorer ces modifications pour que l'ensemble du cours reste cohérent, que ce soit plus facile à apprendre pour les élèves - ou faut-il les aider à comprendre toute (ou au moins progressivement à une partie de) la complexité d'un monde qui parait changer au fur et à mesure que la science le décrit et le modélise plus précisément.
Unversement, si on change des affirmations bien ancrées dans les pratiques et la tradition, on risque que certains élèves tournent le dos à ces savoirs instables " vous avez dit des bêtises à mon père, je ne vois pas pourquoi je vous écouterais !"
Inversementsi on ne change pas on risque - et ce risque s'accroit avec l'arrivée des tablettes et smartphones en classe - qu'un élève dise "M'dame/ M'sieur, regardez, là dans Nature, ils disent que c'est 80% de végétaux ! Comment ça peut faire 10x moins à chaque niveau trophique ? "
On ne voudrait pas rabrouer ou écarter cet élève - il adopte une posture de scepticisme très scientifique, mais clairement il complique le travail de l'enseignant-e  !
La tension entre a) le besoin de "vérité" scolaire -  celle qui assure la bonne note - et b) une "vérité" scientifique forcément temporaire et complexe, nuancée et déterminée par des méthodes est une tension que les biologistes doivent affronter.
Ce paradoxe se résout peut-être lorsque les élèves sont au clair sur la différence entre
  • a) La nécessaire clarification des objectifs : les savoirs et notamment modèles à institutionnaliser (simplifiés) : ceux que les élèves doivent savoir utiliser, qui assurent  une bonne note et qui sont définis et (pour l'année scolaire) absolus dans le cadre de la classe.
  • b) L'état actuel des connaissances, complexes forcément susceptibles de changer, qui souvent font l'objet de débats, ont un degré de validité et de certitude partiel mais bien défini pour les chercheurs. 

Une question pour l'avenir des élèves.

La réduction de biomasse depuis l'apparition de l'homme est précisée dans l'Appendix.

"For plants, however, some estimates are available. The biomass of plants is dominated by trees. Estimates put the global biomass of trees before human civilization at around twice its current value (294). As plants are the dominant fraction of global biomass, this means that humans have reduced the total biomass of the biosphere to about half of its pre-human value." p. 59

Cela nuance pas mal l'affirmation un peu définitive de la news "Humans have also had an impact on plant biomass, which has been cut in half in the past 10,000 years" Pennisi, E. (2018). Encore une fois l'inévitable et nécessaire simplification ?

Jonassen (2003), dit que le péché intellectuel le plus grave qu'un enseignant puisse commettre est de simplifier les idées enseignées aux élèves afin de faciliter leur transmission... Mais qui les prépare à affronter un monde qui est complexe ?

"The greatest intellectual sin that we educators commit is to oversimplify most ideas that we teach in order to make them more easily transmissible to learners. In addition to removing ideas from their natural contexts for teaching, we also strip ideas of their contextual cues and information and distill the idea to their "simplest" form so that students will more readily learn them. But what are they learning? That knowledge is divorced from reality, and that the world is a reliable and simple place.  But the world is not a reliable and simple place, and ideas rely on the contexts they occur in for meaning " Jonassen, D. H. (2003) p.8
Une question ... complexe (même pour nous !)
Cette réduction de biomasse pourrait-elles impliquer que ces végétaux pèseraient (pardon les physiciens: auraient une fraction de la masse équivalente à) 90% sans les humains ? Signifie-t-elle que les animaux ont aussi diminué de moitié ?
Une belle question ouverte pour faire débattre et discuter les méthodes et les conclusions.

On pourrait aussi se demander ou est passé tout le carbone de ces plantes disparues…


Sources :