Pour mettre en évidence la spécialisation cellulaire, des observations microscopiques de cellules sont associées à l’utilisation d’une banque de données en ligne sur l’expression de leurs gènes.
Auteur : David Bard
Liens avec le BO
BO spécial du 22 Janvier 2019
Extrait du programme « les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN ».
L’objectif est d’associer des observations microscopiques de cellules avec l’utilisation d’une banque de données en ligne sur l’expression des gènes de ces cellules.
Compétences :
- utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre
- pratiquer des démarches scientifiques
Capacités mises en œuvre :
- formuler et résoudre une question ou un problème scientifique.
- mettre en œuvre un protocole
- communiquer dans un langage scientifiquement approprié
- utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données
Objectif de l’activité
Début du chapitre sur « L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées ». Dans la même séquence, il s’agit de mettre en lien la spécialisation cellulaire et l’expression différentielle de l’ADN. Ceci motivera ensuite l’étude de la structure de l’ADN pour comprendre comment une information génétique est codée. Par la suite l’expression de cette information sera étudiée en 1ere spécialité.
Situation d’appel
La comparaison des caryotypes d’une cellule œuf et de plusieurs cellules spécialisées de l’organisme adulte permet de rappeler aux élèves que l’ADN est transmis de cellules en cellules lors des divisions. Ainsi une cellule œuf a le même ADN qu’une cellule spécialisée qui est pourtant différente aussi bien du point de vu de sa structure que de sa fonction.
Comment les cellules se spécialisent-elles dans une fonction particulière ?
Une discussion orale permet d’élaborer une stratégie pour répondre à la question posée :
- nécessité de comparer plusieurs cellules différentes dans un même organisme
- comparer leur taille, forme, rôle (et leur ADN ?)
Organisation des 2 séances de 1h30
1er temps
Réaliser une préparation et observer des cellules musculaires puis en faire un dessin.
Ceci permet d’évaluer la qualité de la préparation microscopique, le réglage du microscope et le dessin.
Rechercher le rôle des 3 cellules présentées dans un tableau à compléter.
2ème temps
Observer d’autres cellules (dans cet exemple cellules sanguines et nerveuses) et en faire une photographie à intégrer au tableau de comparaison.
Utiliser le site THE HUMAN PROTEIN ATLAS pour identifier le niveau d’expression des gènes indiqués.
Mise en commun, correction du tableau
3ème temps
Rédiger un texte pour montrer que les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de leur information génétique.
Mise en commun, correction de la démarche explicative
Rédaction d’un bilan
Matériel
Microscope optique, frottis sanguin, préparation microscopique de neurones, blanc de dinde frais, bleu de méthylène, lames, lamelles, aiguille montée, ordinateur connecté à internet.
4 gènes étudiés : on rappelle qu’un gène est une portion de l’ADN qui porte une information déterminant un caractère.
- HBA1 : gène à l’origine de l’hémoglobine qui permet de fixer le dioxygène
- MyH8 : gène à l’origine de la myosine qui permet des déplacements intra- cellulaires
- DRD2 : gène à l’origine du récepteur à la Dopamine qui permet de fixer les neurotransmetteurs
- IL18BP : gène à l’origine d’une interleukine responsable de la communication entre les globules blancs
Fiche Technique HUMAN PROTEIN ATLAS.
Réponses attendues
En vert les réponses attendues des élèves
|
Tissus et organes Caractéristiques |
Moelle osseuse et système immunitaire : les cellules sanguines |
Cerveau |
Muscle |
|
|
Dessin ou photographie des cellules spécialisées : Titre, légendes et taille |
Globule banc 7 à 20 µm Hématie 7 µm |
Neurone, corps cellulaire, fibres nerveuses 5 à 120 µm |
Cellule musculaire, stries 100 µm |
|
|
Niveau d’expression du gène (nul, faible, moyen, fort) |
Hématie |
Globule blanc |
HBA1 (Hémoglobine) : nul IL18BP (Interleukine) : nul MyH8 (Myosine) : nul DRD2 (Récepteur de la dopamine) : moyen |
HBA1 (Hémoglobine) : nul IL18BP (Interleukine) : nul MyH8 (Myosine) : fort DRD2 (Récepteur de la dopamine) : nul |
|
HBA1 (Hémoglobine) : fort IL18BP (Interleukine) : nul MyH8 (Myosine) : moyen DRD2 (Récepteur de la dopamine) : nul |
HBA1 (Hémoglobine) : nul IL18BP (Interleukine) : moyen MyH8 (Myosine) : moyen DRD2 (Récepteur de la dopamine) : nul |
|||
|
Rôle de la cellule spécialisée
|
Hématie : transporter du dioxygène |
Globules blancs : protection de l’organisme |
Neurone : communication nerveuse à distance |
Cellule musculaire : raccourcissement pour la contraction musculaire |
