Le génie génétique (leçon terminale Spé)

Bon, essai suivant! mais je ne vois vraiment pas comment mettre mes schémas bilans (très oubliables de toutes façons)

Le génie génétique : les principes, les applications, les enjeux
Leçon, Terminale Spé


Introduction :

La terminale S, enseignement de spécialité, est conçue pour orienter les élèves vers certains choix professionnels futurs. Dans ce cadre, il s’agit de montrer les techniques mises en œuvre pour appréhender la vie et la terre ; sans être exhaustif, mais pour donner un aperçu assez large.
- Dans ce but, les élèves sont toujours en demi-groupe, pour favoriser la recherche autonome plutôt que le cours magistral ; les séquences sont de deux heures par semaine. Il faut aussi acquérir un ensemble de notions pour l’épreuve du baccalauréat (une des 3
épreuves écrite porte sur l’enseignement de spécialité, ainsi que certains des sujets d’ECE que les élèves peuvent tirer au sort).

- Le thème dans lequel s’inscrit la leçon : « Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies », pour une durée de 10 semaines. Il s’agit de remettre certaines connaissances sur la génétique, acquises au fil de l’enseignement secondaire, dans un cadre historique. On met aussi l’accent sur la méthode scientifique, hypothético-déductive, ou parfois plus « tâtonnante », qui a permis toutes ces découvertes récentes et révolutionné notre vision du monde vivant. Enfin, une perspective des techniques utilisées actuellement doit permettre une réflexion, une critique positive : sans tomber dans des excès pour ou contre la science, en montrer les enjeux et les risques, détachés de tout sensationnalisme.
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- Les acquis des années précédentes : en 3^ème, l’hérédité particulaire, avec les chromosomes, les gènes, l’ADN, et la reproduction des cellules. En seconde, l’ADN, les nucléotides, la différence de conséquences de mutations somatiques ou germinales, et l’universalité du code génétique, présentation de la technique de transgénèse. En première S, les enzymes (qui vont nous servir comme outils), et la relation ADN-protéine dans sa complexité.

- La leçon d’aujourd’hui : « Le génie génétique : les principes, les applications, les enjeux » se place à la fin de ce thème, pour une durée de 3 semaines. Les élèves ont vu tout l’historique jusqu’aux années 70. On a ainsi vu par quels moyens les scientifiques ont décodé les phénomènes génétiques naturels.

- La question va se poser, de savoir ce que l’Homme peut faire de tout ce savoir. Les élèves n’arrivent pas à cette leçon ignorants de ce que l’Homme agit sur les gènes ; il s’agit donc de voir quels outils ont été ou sont utilisés, et à quelles fins possibles ?

1. Des techniques pour manipuler des gènes :

Activité 1 : Digestion de l’ADN par des enzymes de restriction et électrophorèse. (doc 16.2 ; 16.7 p321 à 325 Raven, simplifiés) : présentation de la technique.

Activité 2 : TP : réalisation d’une électrophorèse + schéma interprétation résultats (ECE 2008 08 BP 13 v2)

Activité 3 : TP : Anagène : utilisation des enzymes de restriction et polymorphisme génique (ECE 2008 BN 01)

L’utilisation des enzymes de restriction ouvre la voie du clonage des gènes et de leur séquençage. En contribuant à une évolution importante du concept de gène et de la perception du polymorphisme, elle fait entrer la génétique dans l’ère des biotechnologies.

Début construction schéma bilan: 3 cases pour 3 techniques de génie génétique: clonage, enzymes de restriction, électrophorèse.
Flèches menant ces trois cases vers le rond central: le génie génétique.

2. La création d’organismes génétiquement modifiés (OGM)

On se base sur les rappels des notions de seconde, ainsi que sur de représentations des élèves, entretenues par des médias divers :
commet fait-on un OGM, à quoi ça sert ?

Activité 4 : technique de transgénèse (doc 16.19 p 335 Raven)

Activité 5 : des applications possibles de la transgénèse (doc 16.20, 16.21, 16.22) en agriculture : Étude d’exemples d’organismes génétiquement modifiés pour la résistance aux insectes

Activité 6: Application possible : la production de molécules pharmacologiques (doc texte p 333 Raven exemple de Escherichia coli portant le gène de fabrication de l’insuline humaine)


Activité 7 : Dans un texte ou une étude expérimentale, repérer les problèmes soulevés par les OGM et argumenter scientifiquement (doc p 340 Raven + texte p 339, 340).

La capacité d’introduire dans un organisme un gène (modifié ou étranger) conduit à la production d’un organisme transgénique
acquérant des propriétés nouvelles.

Schéma bilan: flèche du génie génétique vers deux ceses: applications agricoles (OGM) et applications médicales (OGM)
Sur le côté, une autre case: le pouvoir public; flèches vers les différents niveaux: limiter, vérifier, contrôler.

3. Les biotechnologies et la génétique humaine

Activité 8 : Observation de caryotypes anormaux (doc 13.34 p 270 et 13.35 p 272 Raven) + Évaluation du risque génétique dans le cas de la trisomie 21 à partir de données statistiques (âge de la mère, mesure de facteurs sériques) : doc 13.36 p 273 Raven.
Techniques de dépistage.

a. Dépistage et diagnostic génétique

Les acquis de la génétique peuvent être mis en œuvre à différents niveaux pour identifier une pathologie d’origine génétique, en évaluer les risques, en prévenir les effets :

- dépistage et diagnostic d’une maladie génique (arbres généalogiques) ;

- dépistage et signes diagnostiques de la trisomie 21.

b. Un enjeu pour l’avenir : la thérapie génique somatique

Activité 9 : Étude de documents sur la thérapie génique somatique (tableau 16.1 p 333 ; extraits texte p 333 ; doc 16.18 + texte p 334 Raven.)

On peut pallier la déficience d’un gène par une thérapie génique somatique.

Activité 10 : réflexion (texte journaux, interview chercheurs) autour de la thérapie génique germinale : pourquoi n’est-elle pas autorisée ? Qu’est-ce qui est interdit ? Qu’est-ce que l’eugénisme ?

Conclusion :
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Définition du génie génétique : ensemble de méthodes et techniques de laboratoires qui permettent d’obtenir de nouvelles combinaisons de gènes ou fragments de gènes dans le but de modifier le génome d’une cellule ou d’un organisme.

Schéma bilan : le génie génétique : fin de construction avec thérapie génique


Les applications actuelles, les enjeux futurs, les limites que l’on doit se donner, pour une relation science-public de confiance.

Je pense que la définition de génie génétique doit apparaitre en intro, pas en conclusion.
Pour une leçon d'agreg, tu ne pourras pas faire de TP, donc pas d'électrophorèse, ni anagène.
Je ne vois pas où tu places l'exercice intégré.
Il me semble important de montrer une application supplémentaire des OGM: l'amélioration des aliments. Tu as un exemple dans le Raven page 337 sur le riz transgénique pour combattre les carences alimentaires.

L'an dernier, en prépa, j'avais fait cette leçon et j'avais suivi le même plan que toi. J'avais en plus parlé de la technique de séquençage et de l'hybridation in situ (pour montrer une éventuelle trisomie 21).
Pour l'exercice intégré, j'avais adapté un document provenant de l'ouvrage de Griffiths, introduction à l'analyse génétique.

Bon courage

Je comptais présenter les activités TP, sur fiche, sans les réaliser. Pour l'exercice intégré, j'avoue que je n'y ai pas réfléchi: je me suis dit que ça dépendrait des docs que j'arriverais à trouver.
Le séquençage et l'hybridation sont au programme? c'est vraiment pas clair, les limites du BO, quand on n'a jamais fait le niveau en classe.

Que de mauvais souvenir cette leçon...
Comme exemple de trangenèse j'avais parlé de la résistance à la pyrale. Et pour l'exercice intégré une analyse d'électrophorèse pour dépister une trisomie 21.
Mais je me souviens plus du grand moment de solitude que j'ai ressenti lors de la présentation de cette leçon face au jury de l'agrégation.......

Julie a écrit:Je comptais présenter les activités TP, sur fiche, sans les réaliser. Pour l'exercice intégré, j'avoue que je n'y ai pas réfléchi: je me suis dit que ça dépendrait des docs que j'arriverais à trouver.
Le séquençage et l'hybridation sont au programme? c'est vraiment pas clair, les limites du BO, quand on n'a jamais fait le niveau en classe.

Le programme parle de séquençage, oui. Je cite: "l'utilisation des enzymes de restriction ouvre la voie du clonage des gènes et de leur séquençage". Les accompagnements du programme parlent aussi de séquençage.

Quant à l'hybridation in situ, j'en avais parlé rapidement pour montrer comment dépister une trisomie 21. Ça me semble en lien avec le thème (génie génétique) et en lien avec cette phrase du programme. Mais bon...c'est certainement discutable...

Quant à présenter les activités TP, je ne pense pas que ce soit une très bonne idée, mais c'est à vérifier. Le jury apprécie une leçon illustrée par du concret, mais de là à présenter une activité TP, je ne sais pas...

Panpan62 a écrit:
Mais je me souviens plus du grand moment de solitude que j'ai ressenti lors de la présentation de cette leçon face au jury de l'agrégation.......

Qui n'a pas ressenti de moment de solitude en leçon d'agreg....
Moi ce fut pour l'épreuve de TP... Mendel et Morgan, les fondements de la génétique moderne en TS... Ma prestation fut mauvaise au point qu'un membre du jury me demanda quelle épreuves les élèves passaient en fin de terminale....

Je compatis, à la fin j'ai même failli m'excuser d'être venue

Panpan62 a écrit:Je compatis, à la fin j'ai même failli m'excuser d'être venue

Héhé...
Moi aussi.... Genre "désolé d'être nul"...
Mais une semaine plus tard, pour les résultats, j'ai eu l'agreg, alors je dis merci au jury! :-)

j'ai retrouvé ce que j'avais fait l'an dernier. Voici ce que je propose



INTRO
Génie génétique= ensemble des techniques de biologie moléculaire permettant de manipuler les génomes.

Place dans la progression :
2nde « cellule, ADN et unité du vivant » : la transgénèse repose sur l’universalité de la molécule d’ADN.
1ère L et ES « du génotype au phénotype, applications biotechnologiques » : la transgénèse, modification du génotype d’un individu, repose sur universalité du code génétique.La médecine prédictive et diagnostic prénatal ont pour but de détecter la présence de certains allèles chez un individu.
TS spé : « des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies » : la révolution technologique du début des années 1970, avec l’utilisation d’enzymes de restriction qui ouvre la voie au clonage des gènes et leur séquençage. Possibilité de créer des OGM. Importance en médecine.

Cadrer le sujet : ce qui est vu en 2nde, 1èreL et 1ère ES est repris en TS spé. On décide donc d’axer la leçon sur la TS spé.

Doc appel : souris fluorescente ou tabac bioluminescent (gène de luciole).


Comment l’Homme exploite-il ses connaissances sur l’ADN ?


I- Génie génétique et transgénèse
Objectif de la partie: Montrer que l’utilisation d’enzymes de restriction est indispensable à la réalisation d’un OGM. Relier une technique à une application.
Partir du schéma de 2nde (production insuline humaine par des bactéries) qui pose certaines questions, comme « comment couper l’ADN ? »

1-La nécessité d’utiliser des enzymes de restriction
Schéma 1 : présentation de la spécificité de deux enzymes de restriction : Eco RI et HpaII (d’après Introduction à l’analyse génétique, Griffith, page 369).

2-Une plante résistante aux insectes
Schéma 2 : Constitution d’un OGM. Vocabulaire : vecteur, ligase…
+ Photo Pyrale dans maïs

3-Les OGM à l’origine de débats.
Des avantages : moins de polluants, production de médicaments, Schéma 3 : du riz transgénique pour nourrir des populations carencées (Raven)
Inconvénients : augmentation allergies (ex : soja), risques pour l’environnement ?

II- Génie génétique et diagnostic prénatal
Objectif de la partie : montrer que deux techniques de génie génétique (électrophorèse sur gel et séquençage) permettent de diagnostiquer des maladies sur un fœtus de manière différente (southern, FISH). Relier une technique à une application.

1-Par mise en évidence du polymorphisme
Schéma 4 : tri des fragments d’ADN par électrophorèse sur gel (Campbell page 416), schéma 5 : mise en évidence d’un polymorphisme par génie génétique (Campbell p 417)
Exo intégré : dépistage de la drépanocytose par électrophorèse sur gel puis autoradiogramme d’un transfert type southern (d’après Introduction à l’analyse génétique, Griffith, page 427)

2- Par utilisation d’une sonde
Nécessité de connaitre la séquence nucléotidique; séquençage
Schéma 6 : technique de séquençage de Sanger (Campbell page 421)

+ Ex : dépistage par FISH d’une éventuelle anomalie lors de la grossesse. Avantage : résultat rapide (24h) pour les trisomies 13, 18, 21, X ,Y. Mais comme le nombre de sondes considérées est faible, on ne peut détecter par FISH que 70% des anomalies chromosomiques révélées par un caryotype.
En général si amniocentèse, il faut 1 semaine pour élaborer le caryotype.

III- Génie génétique et thérapie génique somatique
Objectif de la partie : montrer comment une technique de génie génétique permet de tenter de lutter contre des maladies chez un organisme adulte.
1-Principe de la thérapie génique somatique
Schéma 7 : principe de la thérapie génique somatique (campbell page 427)

2-Une application : traitement de la SCID
D’après Introduction à l’analyse génétique de Griffith

3-Limites de ces techniques
Thérapie génique germinale interdite, pb du transgène dont l’expression est limitée dans le temps, insertion parfois problématique.



Conclusion : législation différente dans d’autres pays, révision en 2004 des lois de bioéthique de 1994.

Petite remarque: si tes élèves sont en terminale Spé, ils n'ont pas suivi les cours de 1ère ES et L.
Et on ne va pas axer la leçon sur la T Spé: on nous ordonne de faire cette leçon pour la TS Spé.
Ensuite, tu base ta problématique sur comment utiliser les connaissances sur l'ADN, alors que dans la leçon, tu illustres comment exploiter des techniques et connaissances variées pour manipuler l'ADN.

Cette leçon, que j'ai traité l'an dernier en prépa agreg n'était pas niveau TS spé, mais niveau Lycée (cf rapport du jury 2005 ou 2004, je ne sais plus). C'est moi qui avait fait le choix de l'axer sur la TS spé, en justifiant (et en partant des acquis de 2nde).
Ainsi, il était, à mon sens, indispensable d'aborder la 1ereL et 1ereES, au moins en intro.
Pour la problématique, je ne vois pas trop ce que tu veux dire, puisque je parle d'exploitation des connaissances liées à l'ADN.

@ +

Ok c'est plus clair comme ça.

^^