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Fiche pédagogique
Génétique
et biodiversité des sols
Niveau : Term S et STL
Durée : 3h d’atelier,
2h15 de visite
Toute l’année
OBJECTIFS : Sensibiliser les élèves aux techniques de biologie moléculaires utilisées couramment en
laboratoire, avec leurs objectifs et leurs limites ; les amener à appréhender la biodiversité invisible
des sols ; découvrir un laboratoire de recherche et les métiers associés.
Cette animation d’une journée se déroule en demi-classes, l’une en atelier, l’autre en visite de l’IUT. Chaque
demi-classe bénéficie donc d’une demi-journée d’atelier et d’une demi-journée de visite. Si l’IUT n’est pas
disponible, un autre atelier sera proposé à la demi-classe restante (visite en autonomie du Jardin de Roches, des
expositions ou Parcours d’orientation « Agriculture, environnement et paysages »).
Quelles sont les notions scientifiques abordées lors de l’animation ?
Les sols contiennent des êtres vivants invisibles à l’œil nu : végétaux microscopiques, bactéries, champignons… Il est
possible de déterminer les proportions de certaines de ces entités biologiques ainsi que de caractériser, de comparer et
de suivre l’évolution de populations bactériennes dans différents sols au cours du temps. Pour cela les techniques d’analyse
étudieront les marqueurs génétiques spécifiques de ces populations dans des échantillons de sol.
Cet atelier utilise une technique simplifiée : extraction de l’ADN présent dans différents sols puis réaction de
polymérisation en chaîne (PCR), qui ne donne que des résultats qualitatifs (présence/absence). La discussion et la visite
de l’IUT de La Roche-sur-Yon présenteront la technique plus poussée qui y est développée : la PCR TTGE (Temporal
Temperature Gel Eletrophoresis) qui, elle, permet d’effectuer des analyses quantitatives des populations bactériennes.
Eléments du programme scolaire concernés
Pratique d’une démarche expérimentale.
Terminale STL (Chimie-Biochimie-Sciences du vivant)
Thème 4 : Les systèmes vivants contiennent, échangent et utilisent de l’information génétique.
En particulier, le point 4.6 : L’ADN est un objet des biotechnologies.
Thème 5.2 : Le sol et l’agrosystème sont deux écosystèmes de surface.
Terminale S (SVT)
Thème 1-A-2 : Diversification génétique et diversification des êtres vivants. Thème 1-A-3 : De la diversification des
êtres vivants à l’évolution de la biodiversité.
Exemples de métiers évoqués pendant l’animation
Technicien de laboratoire, Chercheur en biologie moléculaire, Enseignant-chercheur, Agronome, Responsable
d’expérimentation…
Préparation préalable à faire par l’enseignant :
Prévoir le car pour les déplacements entre l’IUT et le Centre Beautour
Recueillir et amener des échantillons du sol de l’établissement si l’enseignant le souhaite, qui seront
analysés pendant l’atelier. Sinon, des échantillons classiques seront utilisés.
Comment se déroule la séance ?
Lieu
Durée
Déroulement
Gestes techniques
Apport théorique - Exercices
Demi-classe 1 : Atelier Ecole de l’ADN au Centre Beautour
Accueil
Présentation du site, de Georges Durand et de l'animation.
Salle
5 min
Organisation
du groupe
Demi-classe
Salle
20 min
Qu’est-ce que la génétique nous apprend sur le vivant ?
Objectif : Présenter aux élèves les notions de génétique indispensables à la compréhension de
l’atelier.
Diaporama commenté.
Demi-classe
Salle
55 min
Extraction de l’ADN du sol
Objectif : Pratiquer un geste technique permettant d’extraire l’ADN global des échantillons de sol.
Utilisation d’un kit d’extraction. Etapes d’un protocole expérimental à suivre : pipetage des
échantillons (micro-pipettes), mélange de réactifs, filtration…).
Binômes puis
demi-classe
Explication à l’aide d’un diaporama, exercice de synthèse.
Salle
20 min
Amplification de marqueurs génétiques
Objectif : Amplifier des séquences d’ADN spécifiques des végétaux, bactéries et champignons à
partir de l’ADN global des échantillons. Découvrir ce qu’est un marqueur moléculaire.
Comprendre le principe d’une PCR.
Diaporama – Animation flash.
Demi-classe
puis binômes
Réalisation du mélange de PCR.
Salle
55 min
Comment révéler l’ADN et analyser les marqueurs génétiques ?
Objectif : Révéler les résultats de la réaction de PCR. Découvrir les propriétés de l’ADN permettant
l’électrophorèse, comprendre la technique et en appréhender les limites.
Dépôt des ADN sur gel d’agarose et migration. Analyse des résultats.
Individuel,
binômes et
demi-classe.
Diaporama, exercices pratiques de reconstitution de profils génétiques, discussion.
Salle
25 min
Comment pallier les limites des techniques utilisées lors de l’atelier ?
Objectif : Sensibiliser les élèves à la technique de PCR TTGE utilisée à l’IUT.
Demi-classe
Analyse d’applications pratiques et de résultats réels obtenus par la plate-forme d’analyse
moléculaire de l’IUT.
2x20 min
2x45 min
Demi-classe 2 : Visite de l’IUT (cette demi-classe est à son tour séparée en 2 groupes)
Trajet en car entre Beautour et l’IUT.
Groupe 1 : Visite de la plate-forme d’analyse moléculaire.
Groupe 2 : Visite de l’IUT et présentation des formations proposées.
Puis les deux groupes sont intervertis.
Demi-classe
1/4 de classe
Pour aller plus loin…
Exploiter l’article « Microbes terrestres » du n°70 de Sciences et Vie (juin 2014)
Découverte des métiers : Ouvrage ONISEP « Les métiers de la biologie et des biotechnologies (juin 2012)
Validation scientifique : Hervé Capiaux, IUT de La Roche-sur-Yon (département Génie Biologique), Université de Nantes – octobre 2014
Coordination : Valérie Cottereau - Terre des Sciences.
CONTACT : Delphine LENOTRE - [email protected] – 02 51 24 32 40