Modèles de la cellule 1978 - 2017 la société et la science avancent, les modèles aussi !

Les modèles changent …

L'enseignement de la biologie repose sur de nombreuses illustrations - des modèles destinés à représenter ce qui a été sélectionné comme important par les autorités scolaires, puis mis en activités dans les classe par les enseignants. Ces choix reflètent les priorités, les représentations sociales de la science et les attentes envers l'enseignement de la biologie, puis les exigences de la pratique en classe (programmabilité, possibilités d'exercices, d'activités, d'évaluation). On peut aussi y lire les rapports sociaux (Chevallard, Y. 1991) et les rapports genre. Ce contexte change avec le temps et les illustrations changent aussi. 

Expériment@l-tremplins vous  présente deux modèles très différents et tentera du monter que leur choix dépend de l'adéquation à au problème traité, à l'environnement curriculaire et scolaire plus que de véracité ou d'actualité scientifique... Que le plus récent ( le plus près des savoirs scientifiques produits par la recherche)  ne sera pas forcément choisi partout et par tous. 

Un modèle actuel de la cellule et des localisations de protéines (le protéome) illustré sur un poster gratuit.

[img]  GET POSTER

Ce poster (imprimé ou son pdf) proposé dans Science est sponsorisé et offert par une entreprise qui commercialise des anticorps : atlasantibodies.com
Les récents progrès en protéomique permettent de visualiser la présence de protéines dans les différents compartiments et localisations de la cellule. on trouve dans ce poster une description de l'atlas des proteines humaines (The human protein atlas) et 4 catégories de protéines selon leurs localisation et fonctions (Organite) : proteome, Multilocalizing proteome, Cell-cycle dependent proteome, Cell line proteome. Ce poster (issu d'une compagnie commercialisant des anticorps, rappelons-le) illustre 14 catégories de protéines exprimées dans la cellule avec des photomicrographies mettant en évidence leur localisation; l'ADN y est en évidence avec une chronologie des évènements liés aux progrès de la microscopie. S'il fallait choisir un "modèle scientifique" pour servir de référence à l'enseignement, ce serait un candidat sérieux avec la caution de la revue Science, actuel, rigoureux, ...


Fig 1: Ce poster illustre un modèle de la cellule  pour 2017  [img]. Source : atlasantibodies.com/

Le modèle reflète la société autant que les savoirs scientifiques ? L'enseignement de la biologie repose sur de nombreuses illustrations - des modèles destinés à représenter ce qui a été sélectionné comme important par les autorités scolaires, puis mis en activités dans les classe par les enseignants. Ces choix reflètent les priorités, les représentations sociales de la science et les attentes envers l'enseignement de la biologie, puis les exigences de la pratique en classe (programmabilité, possibilités d'exercices, d'activités, d'évaluation). On peut aussi y lire les rapports sociaux (Chevallard, Y. 1991) et les rapports genre.
Ce contexte change avec le temps et les illustrations changent aussi. 
Alors que la biologie actuelle met en évidence les flux d'information ou de contrôle, et informe sur les localisations cellulaires de protéines, le modèle de 1978 montre l'activité des principaux composants cellulaires identifiables (organites).

Une perspective Genre

L'activité est uniquement masculine d'ailleurs : on peut observer l'absence de femmes, si ce n'est les pin-up dans le camion. Là aussi les années ont changé la perspective...  Voir aussi sur la question genre :

• Il y aurait une science "pour filles" ?
• Le retour de la culpabilisation des mères avec l'épigénétique  Notamment l'analyse (fig4) des exemples d'illustration choisis pour les muscles (masculin)  et les hormones (féminin)  
  

Le chemin parcouru depuis presque 40 ans ?

Dans cet ouvrage de  1978 la cellule était modélisée au niveau des organites, on y met en évidence le fonctionnement par une métaphore évoquant le génie civil: Dans le noyau figure l'architecte, dans l'appareil de Golgi un déménageur, vers le ribosome un travailleur à la chaine, dans les mitochondries une centrales électriques, dans le lysosome des ourviers de chantiers et à la membrane cellulaire  des douaniers.

Fig 2: Illustration d'un modèle de la cellule dans un ouvrage de 1978 : y sont représentés ce qui paraissait important à cette époque et dans cet ouvrage : les organites leur activité dans une métaphore évoquant l'ingénierie (…masculine) [img]. Source : Finean, J. B., Cet al.  (1978)

Lequel est le bon modèle de la cellule ?

Le  modèle le plus récent est sûrement meilleur pour discuter du degré d'expression des protéines ou montrer quelles protéines sont produites où, le second ( ou une version plus récente...) pour discuter la structure et les rôles de chaque organite de la cellule.  Selon le type de classe, de degré, le sujet traité, l'un sera mieux que l'autre, et le plus à jour ne sera pas dans tous les cas le meilleur.

Il n'y a pas de modèle parfait : la recherche du top-modèle pour expliquer la biologie est probablement vaine : chaque modèle correspond à un problème différent.

Une perspective sur les modèles avec les élèves ?

Un comparaison - même sommaire comme celle-là - confirme combien les modèles  et leurs illustrations sont le reflet de notre compréhension actuelle de la science (organites et actions ou degré d'expression et flux d'information...) mais aussi de notre culture, de notre société
 S'il n'est pas possible de faire une analyse historique de chaque modèle utilisé en classe, on peut se demander s'il ne serait pas utile de relever ou faire découvrir - au moins occasionnellement, combien les illustrations ne sont pas neutres culturellement ni socialement...

"La biologie moléculaire fut une parenthèse heureuse dans le développement de la biologie. Les premiers biologistes moléculaires purent avoir l'illusion d'être parvenu à sortir cette discipline de la diversité foisonnante des formes et des fonctions dans la description desquelles elle s'était jusqu'alors complue; une compréhension des mécanismes fondamentaux du vivant s'était enfin dégagée et distinguée d'une simple description".

…

"Nous ne pensons pas, comme beaucoup de darwiniens le font, que la biologie soit définitivement condamnée à crouler sous la diversité et la complexité, qu'il faille renoncer pour toujours à trouver quelques principes d'ordre et d'organisation au sein du monde vivant. Mais ces principes seront de nature très différente de ceux mis en évidence dans les autres sciences. Il ne sera pas possible de réduire totalement la diversité et la complexité du monde vivant, mais simplement de définir quelques règles qui limiteront et contraindront le « bricolage » de l'évolution"'. La mise en forme de ces contraintes et de ces limites - discernables aujourd'hui dans le champ très actif des études d'Évo-Dévo - sera l'œuvre de ceux qui sauront accomplir, dans quelques années ou quelques décennies, une avancée aussi extraordinaire que celle que réalisèrent les biologistes moléculaires entre les années 1930 et les années 1980"
Morange, M. (2003). Histoire  de la biologie moléculaire (2ème edition 2003 ed.). Paris: La Découverte. p. 360 Postface à l'édition 2003

Sources  :

• Chevallard, Y. (1991). La transposition didactique. Du savoir savant au savoir enseigné (2e éd. revue et augmentée, 1985 lre ed.). Grenoble: La Pensée sauvage.
  
• Free Poster of the Human Cell
• Finean, J. B., Coleman, R., & Michell, R. H. (1978). Membranes and their cellular functions (2.ed). Oxford: Blackwell Scientific Publ.