PLAN DE MATIERE - SA

Thème 1 : la reproduction


Reproduction asexuée


▪ Différents modes de reproduction chez les végétaux :
- bouturage, marcottage, greffe ;
- multiplication in vitro.
▪ Différents modes de reproduction chez les animaux :
- bourgeonnement, scission binaire ;
- parthénogenèse.

Reproduction sexuée


▪ La méiose
▪ Chez les végétaux :
- gamétogenèse,
- fécondation,
- différents stades de développement,
- clonage reproductif.
▪ Chez les animaux :
- gamétogenèse,
- fécondation,
- différents stades de développement de l’embryon,
- contraception,
- stérilité et procréation médicalement assistée,
- clonage reproductif,
- hermaphrodisme.
Cycles de reproduction
▪ Phases/cellules haploïdes et diploïdes.
▪ Possibilité de reproduction sexuée et asexuée chez le même individu.


Thème 2 : la coordination des êtres vivants – coordination nerveuse


▪ Notion d’homéostasie.
▪ Organisation anatomique du système nerveux.
▪ Conduction de l'information :
- Neurone,
- influx nerveux.
▪ Transmission de l'information :
- Synapse,
- Neuromédiateurs.
▪ Mode d'action des drogues.
▪ Etapes d'un acte réflexe (inné et acquis) et d'un acte volontaire.
▪ Quelques dysfonctionnements de la conduction et de la transmission nerveuses :
- maladie d'Alzheimer,
- sclérose en plaques,
- maladie de Parkinson.


Thème 3 : la coordination des êtres vivants – coordination endocrinienne


▪ Organisation du système des glandes endocrines chez l’Homme.
▪ Notion d’hormones et leurs rôles.
▪ Mode d’action des hormones, réponse de la cellule.
▪ Principe de rétroaction.
▪ Relations entre glandes endocrines et système nerveux : nécessité d’une coordination.
▪ Régulation hormonale : cycle sexuel de la femme, contraception et contragestion, glycémie, …

Maladies liées au dysfonctionnement du système endocrinien (diabète, hyperthyroïdie, …).


▪ Utilisation d’hormones : le dopage, …
▪ Hormones chez les végétaux.
▪ Stress et troubles psychosomatiques.


Thème 4 : synthèse sur le métabolisme cellulaire


▪ Bilan fonctionnel d’une cellule procaryote et d’une cellule eucaryote.
▪ Digestion cellulaire.
▪ Apoptose.


Thème 5 : la génétique et l’hérédité


▪ Rappel : synthèse des protéines.
▪ Structure des protéines.
▪ Structure moléculaire de l’ADN, code génétique.
▪ Notions de gène, de chromosome et de caryotype.
▪ Notions d’espèce, de race, de variété et d’hybride.
▪ Lois de Mendel (monohybridisme, dihybridisme, phénotype, génotype, dominance, récessivité).
▪ Hérédité liée au sexe.
▪ Linkage, crossing-over, mutations.
▪ Hérédité humaine.
▪ Hérédité des groupes sanguins et du facteur Rhésus.
▪ Variations de l’expression génétique (influence de l’environnement, protéomique, …).
▪ Clonage (clonage embryonnaire, cellules-souches).
▪ Aberrations chromosomiques : caryotypes humains normaux et anormaux (trisomie 21, syndrome de Turner, ...).
▪ Maladies génétiques : drépanocytose, hémophilie,…
▪ Biotechnologies (génie génétique, thérapie génique, clonage, …) : applications et enjeux.
▪ Bioéthique.


Thème 6 : les origines de la vie et l'évolution


▪ Conditions de l’émergence de la vie :
- expérience de Miller,
- origine des procaryotes,
- origine des eucaryotes.
▪ Evolution des espèces :
- diversité et évolution des espèces sur Terre,
- arguments et preuves,
- théories : fixisme, évolutionnisme.
▪ Origine et évolution des Hominidés.

Thème 7 : l’écologie


Plusieurs de ces contenus peuvent être abordés en interdisciplinarité.
▪ Rappel : interaction des êtres vivants avec leur milieu.
▪ Equilibre dynamique d'un écosystème :
- cycles de l’eau et du carbone (rappels), cycle de l’azote ;
- liens entre les organismes vivants ;
- liens entre les organismes vivants et le milieu.
▪ Biodiversité.
▪ Empreinte écologique.
▪ Activités humaines et conséquences sur les écosystèmes :
- surconsommation, surexploitations, bioaccumulation,…
- pollutions de l’air, du sol et de l’eau ;
- introduction d'espèces exotiques et d'agents pathogènes ;
- …
▪ Propositions de solutions :
- gestion des biens collectifs et des déchets,
- gestion de l'énergie,
- recyclage de déchets et biométhanisation,
- protection des espèces et des sites,
- comportements responsables.
▪ Développement durable.


C. Exemples de questionnements


Thème 1 : la reproduction


Reproduction asexuée
▪ Quelle est la caractéristique de ce mode de reproduction ?

Quels en sont les avantages et les inconvénients ?
▪ Comment les agronomes sont-ils parvenus à obtenir les chrysanthèmes en fleur pour le 1er novembre ?
▪ Dans les médias, on parle constamment de clonage. Qu’est-ce que le clonage ?
Reproduction sexuée
▪ Quelles sont la durée de formation et la durée de vie des gamètes ?
▪ A partir de quel âge un organisme humain forme-t-il des gamètes ?
▪ En quoi consiste la fécondation in vitro ?
▪ Quels sont les moyens de contraception pour se protéger du Sida ?
▪ Quels sont les changements qui surviennent durant l’adolescence ?
▪ Cycle de vie.
▪ Qu’est-ce qu’un ver solitaire ? Comment se reproduit-il ?
▪ Qu’est-ce qu’une daphnie ? Comment se reproduit-elle ?
▪ Qu’est-ce que la maladie du sommeil ? Qu’est-ce que la malaria ?
▪ Comment se reproduit la fougère ?

Thème 2 : la coordination des êtres vivants – coordination nerveuse


▪ Comment le corps coordonne-t-il ses différentes activités ?
▪ Pourquoi et comment percevons-nous les modifications du milieu extérieur ?
▪ Comment l’information s’achemine-t-elle d’un endroit à l’autre du corps ?
▪ Pourquoi dit-on de quelqu’un qu’il a la bosse des maths ?
▪ Quelle était la particularité du cerveau d’Einstein ? Hypothèse ou certitude ?
▪ Qu’est ce qu’un électroencéphalogramme ? Comment le réalise-t-on ? Que mesure-t-il ?
▪ Les indiens d’Amazonie utilisent des flèches empoisonnées au curare pour chasser. Quel peut être l’effet de cette substance ?
▪ Anti-douleur, anti-dépresseur : comment modéliser leur mode d’action ?
▪ Pourquoi l’excès d’alcool est-il nocif pour la santé ?
▪ Pourquoi la consommation de drogues est-elle problématique ?
▪ Qu’est-ce que la chronobiologie ?
▪ Quelle différence faut-il faire entre analgésie et anesthésie ?
▪ Hémiplégie, paraplégie, tétraplégie : pourquoi de telles conséquences pour un accident de la route ?
▪ Comment analyser puis classer une série de comportements ?
▪ Comment modéliser un mouvement réflexe chez la grenouille (s'aider d'une cassette vidéo ou d'un logiciel) ?
▪ A quoi servent les réflexes ? Quels sont-ils ?
▪ Peut-on acquérir de nouveaux réflexes ?
▪ En quoi consiste la maladie d’Alzheimer ? Et la sclérose en plaques ?
▪ Que dois-je faire pour l’équilibre de mon système nerveux ?
Thème 3 : la coordination des êtres vivants – coordination endocrinienne
▪ Pour vivre, l’organisme humain a besoin de son équilibre. Sur quoi repose cet équilibre ? Quels en sont les différents aspects ?
▪ Quelles sont les différences entre glandes exo- et endocrines ?
▪ Pourquoi les fruits murissent-ils plus vite en milieu fermé ?
▪ Comment notre organisme régularise t-il ses activités en fonction des besoins ?
▪ Comment Claude Bernard a-t-il mis en évidence la présence de sucre dans notre corps ?
▪ Qu’est-ce que la glycémie ? Pourquoi et comment notre organisme la régule-t-elle ?
▪ Quels sucres absorber la veille d’une compétition ?
▪ Pourquoi la photothérapie guérirait-elle de la dépression ?
▪ Qu’est-ce que le diabète sucré ? Quels en sont les signes précurseurs ?
▪ Que peut révéler l’analyse de l’urine ?
▪ Peut-on donner du sucre à un diabétique ?
▪ Qu’est-ce que le diabète gras ? Est-il une fatalité ? Comment faire pour l’éviter ? A quel âge peut-on être atteint du diabète gras ?
▪ Comment agit la pilule contraceptive ?
▪ Le dopage est-il sans conséquence pour l’organisme ?
▪ Qu’est-ce que l’érythropoïétine ? Pourquoi certains sportifs se dopent-ils à l’EPO ?
▪ Y a-t-il des hormones de croissance chez les végétaux ?
▪ Existe-t-il des relations entre le psychisme et le physique ?
▪ Qu’est-ce que le stress ? Comment notre organisme réagit-il au stress ?

 

Thème 4 : la génétique et l’hérédité


▪ Qu’hérite-t-on de ses parents ?
▪ Qu’est-ce que le patrimoine génétique ?
▪ Comment transmettons-nous nos caractères ?
▪ Comment expliquer que les humains engendrent toujours des humains ?
▪ Pourquoi sommes-nous différents les uns des autres ?
▪ Qui est Mendel ? Qu’a-t-il découvert ?
▪ Qu’appelle-t-on « maladies héréditaires » ? Comment peut-on en guérir ?
▪ Les vaches produiront-elles bientôt du lait écrémé ?
▪ Les vrais jumeaux ont-ils les mêmes empreintes digitales ?
▪ Comment produit-on l’insuline ?
▪ Est-il possible de se vacciner contre une maladie en buvant du lait ?
▪ Qu’est-ce qu’un alicament ?
▪ Comment peut-on expliquer la résistance microbienne aux antibiotiques ?
▪ Quels sont les aliments transgéniques que l'on peut retrouver dans son assiette ?
▪ Qu’est-ce qu’un OGM ? Quelles sont les raisons qui ont amené les scientifiques à produire les OGM ? Les OGM sont-ils nocifs pour la santé ? et pour l’environnement ?
▪ Comment la génétique aide-t-elle le monde judiciaire ?


Thème 5 : les origines de la vie et l'évolution


▪ Les virus à ADN sont-ils apparus avant ou après les virus à ARN ?
▪ Quels sont les premiers êtres vivants à être sortis de l’eau ? Quelles ont dû être leurs caractéristiques ?
▪ L’atmosphère a-t-elle évolué au cours du temps ?
▪ Existe-t-il une vie ailleurs que sur Terre ?
▪ Existe-t-il un lien de parenté entre l'Homme et le singe ?
▪ Quels ont été et quels sont encore les débats entre les théories de l’évolution et la société ou les milieux religieux ?
▪ Pourquoi les dinosaures ont-ils disparu ?

Thème 6 : l’écologie


▪ Comment caractériser un écosystème ?
▪ Qu’est-ce que le développement durable ? Qu’est-ce que le protocole de Kyoto ? Quelles sont les avancées obtenues au sommet de Copenhague ?
▪ Qu’est-ce que l’effet de serre ? Est-ce un phénomène naturel ? Est-ce un phénomène bénéfique ?
▪ Est-ce que le stockage de CO2 est une solution à long terme pour contrer l’augmentation de l’effet de serre ?
▪ Qu’appelle-t-on « énergies renouvelables » ?
▪ Que sont les « puits de carbone » ?
▪ Pourquoi fabrique-t-on des piles sans mercure ? de l’essence sans plomb ? des lessives sans phosphates ? des sirops sans colorants ?
▪ Qu’est-ce qu’un engrais ? Quelles sont les conséquences d’un abus d’engrais ?
▪ Pourquoi épurer les eaux domestiques ? L’eau viendra-t-elle à manquer ?
▪ Comment gérer l’environnement au quotidien ?

La production du biodiesel est-elle une solution aux problèmes de ressources en carburant ?
▪ Que puis-je faire en tant que citoyen responsable ? Quels sont les actes simples à observer ?
▪ Pourquoi devons-nous préserver la biodiversité ?
▪ Pourquoi y a-t-il des parcs et des réserves naturels en Belgique ?
▪ La baisse de fertilité de nombreuses espèces a été observée au cours de ces dernières années. En est-il de même pour l’espèce humaine ? Soupçonne-t-on des causes à ce phénomène ?


D. Exemples de productions


Thème 1 : la reproduction


Reproduction asexuée
▪ Réaliser une expérience de multiplication de la levure de boulangerie in vitro.
▪ Suivre un stage de multiplication in vitro de plantes.
Reproduction sexuée
▪ Observer au microscope des premiers stades de la segmentation d’oeufs d’oursins.
▪ Réaliser un élevage de phasmes.
▪ Disséquer des gonades d’animaux (porc, mouton, …).
▪ Lire et analyser des notices se rapportant aux principales méthodes de contraception.
▪ Observer au microscope des coupes sur l’ovogenèse et la spermatogenèse.
▪ Observer les organes reproducteurs d’un angiosperme.
▪ Observer au microscope des spores et des sporanges d’un végétal (fougère, champignon).
▪ Visiter une ferme hélicicole, une pisciculture.
Cycles de reproduction
▪ Réaliser un panneau retraçant le cycle de reproduction d’un parasite.
▪ Comparer des cycles de reproduction de végétaux et les classer par ordre de complexité croissante.


Thème 2 : la coordination des êtres vivants – coordination nerveuse


▪ Observer des préparations de tissus nerveux.
▪ Réaliser un dossier sur les progrès de la recherche concernant la maladie d’Alzheimer (ou d’une autre maladie).
▪ Mener une enquête sur le sommeil et l’hygiène du sommeil.
▪ Modéliser simplement l’une ou l’autre technologie d’observation médicale : RMN, scanner, scintigraphie, …
▪ Préparer un exposé sur les drogues.


Thème 3 : la coordination des êtres vivants – coordination endocrinienne


▪ Observer des coupes microscopiques de glandes exocrines et endocrines.
▪ Etudier une fiche d’analyse de sang.
▪ Enquêter sur le diabète à l’école : distribution de formulaires (questions sur le régime adopté, mode de vie, âge, …), collecte d’informations et analyse.

Montrer l’influence des hormones de croissance sur une culture végétale.


Thème 4 : synthèse sur le métabolisme cellulaire


▪ Réaliser le schéma du bilan fonctionnel d’une cellule procaryote, d’une cellule eucaryote autotrophe et d’une cellule eucaryote hétérotrophe.
▪ Comparer respiration cellulaire, fermentation et photosynthèse.
▪ A l’aide d’un schéma montrer les échanges entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule et les principales réactions (simplifiées) du métabolisme qui se déroulent au niveau du cytoplasme, du chloroplaste, de la mitochondrie, du noyau (ainsi que les relations qui existent entre ces réactions).
▪ A partir de documents sur le métabolisme cellulaire, montrer l‘importance du rôle des molécules d’ATP et des enzymes.


Thème 5 : la génétique et l’hérédité


▪ Résoudre quelques problèmes simples d'hérédité (monohybridisme, dihybridisme).
▪ Simuler des croisements de drosophiles à l'aide d'un logiciel.
▪ Retrouver la suite des acides aminés d’une protéine à l’aide du code génétique en partant du brin codant de l’ADN.


Thème 6 : les origines de la vie et l'évolution


▪ Réaliser un panneau situant dans le temps les principaux événements qui ont marqué l'évolution des êtres vivants.
▪ Retracer l’historique des différentes théories de l'évolution.
▪ Classer par ordre chronologique d’émergence les métabolismes suivants : fermentation, respiration et photosynthèse. Justifier son classement.
▪ Etudier un fossile charnière (d’un archéoptéryx par exemple) pour en déduire les caractéristiques physiques qui justifient qu’il soit classé entre deux embranchements.
▪ Réaliser un panneau relatant les étapes de l’évolution et la classification des Hominidés.
▪ Disposer différents objets apparentés (ensemble de clous et de vis par exemple) sur un arbre évolutif possible et justifier ses choix.
▪ Retrouver chez les êtres vivants des structures homologues et analogues qui justifieraient l’existence de l’évolution.
▪ A partir de thèses comme le dessein intelligent ou le créationnisme, distinguer une théorie scientifique d’une croyance.


Thème 7 : l’écologie


▪ Visiter une station d’épuration d’eau.
▪ Participer à une journée de gestion de l’environnement.
▪ Réaliser des panneaux montrant les espèces en voie de disparition

Réaliser des panneaux montrant les différentes étapes de l’épuration de l’eau.
▪ Comparer les techniques de l’agriculture conventionnelle et de l’agriculture biologique.
▪ Mettre en évidence les facteurs principaux qui interviennent dans le maintien d'un équilibre écologique.
▪ Calculer son empreinte écologique.
▪ Dresser un état des lieux de la planète et proposer des pistes de solutions.
▪ Exposer un exemple d'activité humaine et ses conséquences négatives sur l'équilibre écologique.
▪ Evaluer l'impact de ses actes quotidiens sur l'environnement.

Mettre sur pied une campagne de propreté dans l’école.
▪ Proposer des pistes pour diminuer l’empreinte écologique de l’école.
▪ Evaluer la consommation annuelle d’eau dans l’école et proposer des solutions concrètes pour une utilisation plus rationnelle.
▪ Trouver des arguments en faveur de la biodiversité.
▪ Montrer comment l’introduction d’une espèce exotique peut perturber une chaine alimentaire.


E. Exemple de situation d’apprentissage


LES GLANDES ENDOCRINES


Thème 3 : la coordination des êtres vivants – coordination endocrinienne
Objectif d’apprentissage
Notion de glande endocrine et de glande exocrine. Notion d’hormone. Localisation et description de la glande. Mise en évidence du glucose dans l’urine. Concept d’oxydoréduction. Règles de base d’une alimentation équilibrée. La fabrication des hormones de synthèse et le génie génétique.
Enoncé
M. X souffre d’embonpoint et d’essoufflement … Son médecin lui a conseillé de faire du sport et de suivre un régime alimentaire, sans quoi il risquerait de développer un diabète. De quoi s’agit-il ? Rédiger un dépliant en 3 volets en vue d’expliquer à d’autres élèves le cas de M. X. Page 1 : la structure du pancréas et ses fonctions exocrine et endocrine. Page 2 : l’explication des différents types de diabète - diagnostic et traitements. Page 3 : conseils d’hygiène de vie.


Suggestions


1. Explication et mise en oeuvre d’un test de mise en évidence du glucose dans l’urine (explication de la réaction chimique).
2. L’article fera référence aux sources bibliographiques utilisées.
3. Le sujet sera présenté aux autres élèves de la classe ou à des élèves d’une autre classe (2e ou 3e degré).
4. Le travail se fera par groupe de 2 élèves.
5. Présentation du dossier en un triptyque de 3 feuilles A4.