Modélisation en stop motion de la membrane plasmique Christian Delfau

REALISATION D’UN STOP-MOTION : PHENOMENE D’EXOCYTOSE  DE LA SYNAPSE NEURO-MUSCULAIRE

fiche scénario à télécharger

Classe / cycle :

- 1 ère technologique ST2S – enseignement BPH
- 1 ère Générale Enseignement scientifique (uniquement pour bicouche lipidique)
- Terminale spécialité 

1 - Thème du programme concerné

En première technologique ST2S (Enseignement BPH) : Thème 3 : Appareil digestif et nutrition : biomolécules et propriétés spécifiques
Lien avec Thème 2 : fonctionnement de la jonction neuro-musculaire
Lien avec Thème 1 : identification des différentes ultrastructures cellulaire

- En première générale (Enseignement scientifique) : Thème 1 : Une longue histoire de la matière. Sous-thème 1-3 : Une structure complexe : la cellule vivante (bicouche lipidique membranaire)

- En Terminale spécialité : Thème 3 : Produire le mouvement

 

2 - Compétences et savoir-faire attendus (séance en 1ère ST2S – BPH)

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compétences

NB : le stop motion correspond à la mise en animation de photos réalisées à partir d’un appareil photos (ou à l’aide d’un téléphone portable) disposé sur un support fixe pour ensuite mettre en animation les photos grâce à l’utilisation d’une application numérique spécifique. L’élaboration d’un stop motion nécessite beaucoup de rigueur, notamment dans l’élaboration du scénario envisagé afin de rendre, par la suite, l’animation la plus réelle et crédible possible, en limitant les défauts de prises.

 

3 - Place de la séance dans la construction des notions :

- Séance TP précédente : identification expérimentale des différents constituants des aliments avec Lugol, Fehling, oxalate d’ammonium, nitrate d’argent, test de la vapeur, test de la tâche sur le papier… Notions de macronutriments (biomolécules) et micronutriments (vitamines et sels minéraux).

- Séance TP à venir : recherches sur l’alimentation équilibrée avec exposés présentés à l'oral (en lien avec les attendus du grand oral de l’année de terminale).

 

4 – La situation problème de la séance du jour :

La séance du jour consiste donc à travailler à nouveau sur les biomolécules : glucides, lipides et protides (pas les acides nucléiques) mais au niveau cette fois-ci de l’organisation atomique : repérage des atomes constitutifs, organisation des molécules : notion de polymère, dimère, monomère, propriétés hydrophile et hydrophobe des molécules.

Première approche des molécules simples et molécules dites complexes (qui permet notamment d’anticiper un des prochains TP sur la digestion des aliments avec simplification moléculaire…).

Deux axes principaux durant la séance :

- Utiliser le logiciel Libmol (Glucides : glucose, maltose, amidon - Protides : quelques acides aminés, quelques peptides, 1 protéine : le collagène - Lipides : acide palmitique, glycérol)

- Utiliser une modélisation axée sur les lipides seulement (kit moléculaire maison avec une perle modélisant les têtes des triglycérides et un cure dent coupé en deux pour les queues) :
o modéliser la bicouche lipidique membranaire
o modéliser le phénomène d’exocytose présynaptique avec fusion des membranes plasmiques des vésicules contenant les neurotransmetteurs Ach et la membrane du neurone présynaptique.

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matériel

 

5 - La séance et son organisation :


- Durée de la séance : 2 h (110 minutes)


- Matériel technique :
    - Logiciel Libmol
    - Kit moléculaire « fabrication maison ».
    - Système de fixation du téléphone portable, en suspension au dessus de la paillasse des élèves.

- Activité en groupes :
    - Temps 1 : élèves en binôme pour travailler avec le logiciel et élaboration d’un tableau bilan.
    - Temps 2 : élèves en binôme pour réaliser la modélisation 1 (membrane plasmique) à l’aide du matériel mis à disposition
    - Temps 3 : 3 binômes regroupés pour réaliser le stop-motion pour la modélisation 2 (exocytose au niveau de la synapse neuro-musculaire) à l’aide du matériel mis à disposition.

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supports

 

6 – La (ou les) consigne(s) donnée(s)

Durant cette séance, je vais:

- Exploiter les fonctionnalités de Libmol afin d'identifier quelques caractéristiques des glucides, lipides, protides pour élaborer des représentations schématiques moléculaires ( à présenter dans un tableau)

- Réaliser une démarche d'investigation afin de modéliser et comprendre comment se comportent les phospholipides (à la fois hydrophobes et hydrophiles) qui composent la membrane cellulaire dans un milieu aqueux

- Modéliser la transmission de l'information au niveau d'une synapse (passage d'une information électrique au niveau présynaptique à une information chimique dans la fente synaptique puis à une nouvelle information électrique dans l'élément post synaptique) L'objectif est de créer un stop motion ludique sur les mécanismes moléculaires qui se produisent.

 

Capture d’écran de l’article mis en ligne sur la plateforme ENT, à disposition des élèves (activité avec ordiLib en ligne connecté en WIFI au sein du lycée)

 

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consignes

7 – Le(s) support(s)


- documents fournis par le professeur : voir capture d’écran sur ENT.
- livre BPH – éditions Delagrave p 102 et 103.
- outils numériques associés :
    - Logiciel Libmol
    - Appareil photo du téléphone portable des élèves
    - Application de stop motion des téléphones

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mise en oeuvre

8 - Les aides


Aide à la démarche de résolution : circulation régulière dans les rangs pour repérer les éventuelles erreurs de modélisation de la part des élèves (critiques constructives pour arriver progressivement au résultat final attendu).
Apport de savoir-faire : fiche technique Libmol non nécessaire
Apport de savoir : hydrophilie, hydrophobie au niveau moléculaire. Polymère, dimère, monomère…

 

 

9 – Productions d’élèves.


Modélisation de la synapse neuromusculaire :
- Membrane de la vésicule : 60 phospholipides.
- Membranes cellulaire côté pré-synaptique : 60 phospholipides.
- Membrane cellulaire côté post-synaptique : 60 phospholipides.
- Neurotransmetteurs Ach = pions de jeu de dames
- Protéines transmembranaires (récepteur Ach) = jetons du jeu chromino.
Les stops-motions (voir productions des élèves).

 

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résultats

 

Stop motion réalisés: 1, 23 et 4

 

10 - Bilan et retours des élèves


- Une séance très riche d’un point de vue notionnel car nécessité de mobiliser des connaissances à la fois récentes (TP mise en évidence expérimentale des constituants des aliments) mais aussi plus anciennes (fonctionnement de la synapse et ultrastructure cellulaire : organites et membranes).

- Support de travail diversifié se finalisant par la modélisation, ludique pour les élèves de 1ère ST2S, permettant également de s’approprier un savoir qui est souvent considéré comme abstrait, notamment au niveau moléculaire.

- Elèves motivés et intéressés dans une démarche de travail pour laquelle, de l’autonomie est attendue. Les élèves, par groupe, travaillant à leur rythme, échangent, s’entraident.

- Bilan positif. Les productions finales répondent aux attentes de l’objectif fixé en début de séance. En élaborant le stop motion, les élèves ont cependant ressenti une légère frustration relative à la durée totale de l’animation qui est rapide (durée de quelques secondes).

Amélioration envisageable : L’idéal serait de prévoir d’y associer en plus toutes les légendes afin de les rajouter au fur et à mesure lors des prises de photos, permettant de détailler les différentes étapes du fonctionnement de la synapse.

 

11 - Evaluation…

Aucune évaluation prévue sur l'outil numérique - Stop-motions réalisés pour la première fois (prise de photos par les élèves avec leur téléphone personnel) puis envoyés par messagerie (pas durant la séance, mais dans la semaine qui a suivi la séance, en utilisant une application de leur choix).

 

12 - Pour aller plus loin :


https://occitanie-canope.canoprof.fr/eleve/video/BES2020/activities/stopmotion.xhtml

http://www.informatique-enseignant.com/creer-film-animation-stop-anime/

https://eduscol.education.fr/arts-plastiques/actualites/actualites/article/des-logiciels-gratuits-pour-faire-dustop-motion.html

 

 

Remerciements à Anne-Marie CAYRON, agent-technique de laboratoire en SVT et BPH du lycée. 

(élaboration des kits + montages fixation pour téléphones portables)