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Traduit par Camille Ducoin. L'hérédité mendélienne peut être un sujet difficile à enseigner. Grâce au mémorable jeu d'élevage de dragons présenté par Pat Tellinghuisen, Jennifer Sexton et Rachael Shevin, cette notion sera plus facile à comprendre et à retenir.
Les dragons ont beau être des créatures mythologiques, ils n’en sont pas moins de bons sujets pour l’étude de l’hérédité mendélienne. Dans l’activité suivante, vous allez “élever” des bébés dragons, avec l’aide de chromosomes en papiers qui déterminent leur génotype et leur phénotype.
Cette activité a été testée avec des élèves de 12-13 ans. Elle dure géneralement le temps d’une leçon, de 45 à 60 minutes.
Vous pouvez télécharger les chromosomes, les tableaux 1 à 3, la fiche de travail et une base de dessin de dragon sur le site Internet de Science in Schoolw1.
En utilisant les informations ci-dessous, introduisez l’histoire des dragons et les bases nécessaires pour réaliser cette activité. Ensuite, distribuez le matériel et laissez les élèves suivre les instructions figurant sur la fiche de travail. Les tableaux 1 à 3 peuvent aussi être téléchargés sur le site de Science in Schoolw1.
Les dragons sont de curieuses créatures. Pourtant, leur système génétique est très semblable à celui des humains, voire même des cochons d’Inde. Beaucoup d’écoles possèdent des cochons d’Indes, mais ne serait-il pas plus fascinant d’élever une bande de dragons? Malheureusement, les dragons coûtent très cher, et votre école ne peut en acheter que deux : un mâle et une femelle. Le but de cette activité est de déterminer quels types de dragons peuvent voir le jour quand (et si) vos deux dragons décident de s’accoupler.
Chacune des cellules qui consituent un être vivant contient les informations sur son hérédité, codées par une molécule appelée acide desoxyribonucléique (ADN) : montrez aux élèves la maquette d’ADN. L’ADN est une molécule extrêmement longue et mince. Elle forme ce qu’on appelle un chromosome lorsqu’elle est enroulée sur elle-même : montrez aux élèves l’image d’un chromosome. Chaque chromosome est fait d’un seul morceau d’ADN, ainsi une cellule avec huit chromosomes contient huit longs morceaux d’ADN.
Un gène est un segment de la longue molécule d’ADN. Différents gènes peuvent avoir différentes longueurs, et chaque gène est un code pour la construction d’un polypeptide particulier. Un ou plusieurs polypeptides forment une protéine. Il existent généralement deux sortes de protéines : celles qui contrôlent les réactions chimiques (enzymes), et celles qui composent la structure de votre corps (protéines structurales). L’apparence et le fonctionnement d’un organisme résultent de la combinaison de ces deux types de protéines.
Tout organisme qui a des “parents” a un nombre pair de chromosomes, car la moitié des chromosomes vient du “père” et l’autre moitié vient de la “mère”. Par exemple, chez les plantes, un grain de pollen contient la contribution paternelle, et un ovule contient la contribution maternelle. Ces deux cellules se combinent en une seule cellule, qui grandit pour former une graine (la progéniture).
Les humains ont 46 chromosomes, arrangés en 23 paires. Pour chacune des paires, un chromosome vient de la mère et l’autre du père. Comme les chromosomes vont par paires, il en va de même pour les gènes. Un gène est situé sur l’un des chromosomes de la paire; l’autre gène est situé au même emplacement, sur l’autre chromosome. La paire de gènes forme ce qu’on appelle le “gène”, car les deux membres de la paire contribuent à déterminer la même caractéristique. Pour tout gène, il peut exister différentes versions, appelées “allèles”, mais chaque personne possède au maximum deux de ces allèles (l’un venant de la mère, et l’autre du père). Les deux copies du gène que possède une personne peuvent être des allèles identiques ou différents.
Nos dragons ont 14 chromosomes arrangés en 7 paires, et nous regarderons seulement un gène sur chacune des paires. Nous allons chercher différentes caractéristiques, comme la capacité de cracher du feu, dont chacune est contrôlée par un seul gène : on dit que ce sont des caractéristiques monogéniques. Chacun des 7 gènes a deux allèles.
Un ensemble de 14 bandes représente les chromosomes de la mère dragon (femelle). L’autre ensemble, de couleur différente, représente les chromosomes du père dragon (mâle).
Chaque chromosome porte une lettre, qui peut être majuscule ou minuscule. Les majuscules représentent les allèles dominants, et les minuscules représentent les allèles récessifs. Chaque paire de lettres code une caractéristique. Si au moins un allèle dominant (lettre majuscule) est présent, la caractéristique dominante apparaît (par exemple, le dragon crache du feu). La caractéristique récessive n’apparaît que si le dragon a deux copies de l’allèle récessif.
Les caractéristiques codées par les lettres sont les suivantes :
Gène paternel (bleu) | Gène maternel (rose) |
---|---|
Pour introduire le concept de codominance, vous pouvez étendre l’activité précédente en remplaçant le matériel associé à la couleur du corps (génotypes A/a) de façon à mettre en jeu les génotypes A/Ä/a. Dans ce cas, A et Ä sont codominants, et a est récessif:
Génotype | Phénotype |
---|---|
AA ou Aa | Tête et corps bleus |
ÄÄ ou Äa | Tête et corps noirs |
AÄ | Tête et corps à rayures noires et bleues |
aa | Tête et corps blancs |
Caractéristique | Génotype | Phénotype |
---|---|---|
Couleur du corps (A/Ä/a) |
Vous allez remplacer les paires de chromosomes A/a par deux autres jeux de chromosomes, de façon à pouvoir obtenir les six génotypes possibles. La moitié de la classe reçoit le premier jeu de chromosomes, l’autre moitié le second.
Au lieu de dessiner des morceaux de dragons, vous pouvez dessiner d’autres créatures mythiques, ou même les construire, par exemple à l’aide de pics et de marshmallows (voir Soderberg, 1992).
Cette activité est basée sur une idée de Patti Soderberg, adaptée avec la permission de The Science Teacher (voir : Soderberg, 1992). Sa leçon sur les “reebops” (créatures imaginaires) a été adaptée par les auteurs. Les bandes de chromosomes sont à mettre au crédit de Nancy Clarkw2. L’exemple de la codominance a été introduit par Marlene Rau, éditrice de Science in School.
Cette article (en anglais) peut être téléchargé gratuitement ici, avec l’aimable permission de The Science Teacher.
Patterson L (2009) Maîtriser les maladies génétiques. Science in School 13.
Bryk J (2010) La sélection naturelle vue au niveau moléculaire. Science in School 14.
Bryk J (2010) Evolution humaine: tester l’hypothèse de la base moléculaire. Science in School 17.
Pongsophon P et al. (2007) Counting Buttons: demonstrating the Hardy-Weinberg principle. Science in School 6: 30-35.
En tant qu’enseignante de biologie dans le secondaire, il ne m’était jamais venu à l’idée de faire un cours de génétique basé sur des créature mythologiques ; mais une fois passée la surprise initiale, j’ai réalisé qu’utiliser la génétique des dragons était tout à fait cohérent avec les faits scientifiques… et vraiment amusant! L’idée de choisir les gènes au hasard et de chercher les caractéristiques correspondantes des bébés dragons est à la fois ingénieuse et efficace.
Bien qu’ils ne soient pas réels, les dragons peuvent aider à éveiller l’intérêt pour un sujet généralement considéré comme ennuyeux (au moins par les élèves) et porter des concepts scientifiques aussi réels que dans le cas des pois de Mendel.
Je recommande cet article pour les enseignants de primaire et de collège souhaitant aborder les bases de la génétique mendélienne (gènes, allèles, génotype et phénotype, méiose et reproduction) d’une façon nouvelle et ludique. Cette activité peut être réalisée en classe très facilement, et sans équipement particulier.
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