Projet Didabiolo de Sabine de Vevey et Mikhail Chakhparonian, maîtres en formation FORENSEC

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Savoir savant: David Shore (UNIGE)

Il est nécessaire d'introduire la biochimie

La génétique moléculaire est un sujet compliqué car trop abstrait

Le lien entre la génétique mendélienne et la génétique moléculaire est difficile à faire

La régulation génique est un sujet incontournable dans la recherche actuelle

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L'interview du chercheur

David Shore http://www.molbio.unige.ch/shore/index.php

Thème proposé

• Génétique moléculaire, 3e DF - discipline fondamentale, obligatoire.

L'essentiel en bref: point de vue du chercheur

• La notion de gène et la vie de la cellule restent trop abstraites

Manifestation: les élèves ne peuvent pas visualiser ou modéliser les phénomènes génétiques

• La compréhension est partielle: le lien entre Mendel et la biologie moléculaire manque

Manifestation: les élèves ne comprennent pas les tests de complémentation

• Conseil: introduire la biochimie avant la génétique moléculaire

- Quelles sont les nouvelles découvertes absolument à expliquer aux étudiants?
L'humain ne se distingue pas tant des mouches, génomiquement parlant

- What's hot and what's not?
Buzz word: régulation (et donc de loin pas les ORF)
- importance pour la phylogenèse (spéciation: pourquoi les humains ont si peu de différence dans la séquence des ORF avec les singes?)
- importance pour l'ontogenèse (différenciation: pourquoi les cellules d'un même organisme ayant le même ADN ont un phénotype si différent?)

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Historique

Questions préparées pour l'interview

• Que trouvez-vous indispensable de savoir sur ce sujet?
• Quelle est l'explication la plus porteuse pour poser les bonnes bases?
• Peut-on enseigner la génétique alors les élèves n'ont qu'une vague idée de ce que c'est que l'ADN?
• Obstacles typiques chez les étudiants sortant du collège?

• Quelles étaient les découvertes les plus récentes?
• Quels sont les domaines où l'incertitude règne?
• Orientation de la recherche? Actualité?

Comment introduire les hot topics comme:
- ARN interférant ?
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/
- Ribozymes ?
- RNA signalling chez les végétaux ?

Les faits:

Interview le 29 OCT
Le doc envoyé à David et l'enregistrement de l'entretien .
Durée 2 heures.

PV

Q1 * Les élèves n'ont pratiquement aucune notion de biochimie! Faut-il introduire la biochimie avant la génétique moléculaire?
R: OUI
Macromolécules: protéines, lipides, sucres, ADN
Molécules organiques plus simples: aa, nucléotides, acides gras, oses
Molécules inorganiques: eau, gaz dissous, sels, etc.
Les macromolécules sont toutes des polymères MAIS:
Seuls les protéines et l'ADN peuvent contenir des "briques" différentes.
Les glucides - (CH2O)n
Les lipides - C3H5-(CH2)n- CH3
La fonction de chacun des groupes:
Lipides: membranes, stockage d'énergie etc.
Glucides: parois (végétaux, bactéries), stockage d'énergie etc.
Protéines: structure, enzymes.
ADN: longtemps inconnu

Q2 * Faut-il parler des ribozymes?
R: NON, tant pis

L'information génétique est contenue dans les chromosomes

Les chromosomes portent les déterminants génétiques / suggéré par des observations microscopiques, études de linkage etc.

L'information génétique est contenue dans l'ADN

Questions à l'époque:
Les chromosomes portent les déterminants génétiques. Ils contiennent des protéines et de l'ADN. Laquelle de ces composantes contient l'information héréditaire?

Concepts à comprendre:

Structure en hélice; squelette en "sucre"; 4 bases
(Nucléotide / -side etc.)
Principe de complémentarité - réactions chimiques "énergétiquement favorable"

Transmission d'une génération à l'autre requiert la réplication

Réplication semi-conservative
Principe de complémentarité
Requiert des protéines
Q3 * Faut-il expliquer que les premiers réplicateurs étaient probablement des ARN?
R: NON, tant pis - sinon, voir plus bas

Où se trouve l'information génétique?

Q4 * Quelle est l'expérience clé qui a permis de démontrer que l'information ADN encode les protéines (et non les lipides, sucres ou autre chose encore)?
R: Euh... Décidé ensemble: Question de réflexion, seuls les prot et l'ADN contiennent de l'info linéaire / expériences sur les mutants peut-être
Transfection d'organismes par des fragments d'ADN permet de leur faire produire de nouvelles protéines.
Seuls l'ADN et les protéines peuvent porter de l'information grâce à leur séquence.

La séquence: la structure primaire suffit à déterminer la structure et la fonction d'une protéine dans des conditions données - TROP: comment adopter une conformation / chaperons /etc.
Discussion: Super important mais impossible d'aborder au collège... même à l'uni...

Concepts à comprendre:

Séquence
Flux de l'information à l'intérieur de la cellule (ADN → protéines)
Q5a * Serait-il suffisant de s'arrêter là?
R: Pas impossible mais trop réducteur

Code génétique : "dictionnaire"

Monocodonique: 4 - 20
Dicodonique: 16 - 20
Tricodonique: 64 - 20 - OK, mais redondant: dégénéré.
Q5b * Serait-il suffisant de s'arrêter là?
R: question de goût, mais mieux vaut introduire l'ARN

Intermédiaire: ARN messager
Transcription - principe de complémentarité

Traduction - du langage des acides nucléique au langage des protéines

Traducteurs: ARN de transfert : traducteurs à un mot.
Discussion: ARNt, ARNr etc. ne sont pas indispensables à introduire et peuvent mêler les collégiens. Question de préférence perso.

Démonstration (preuve): Expériences in vitro / transgenèse.

Dogme ADN → ARN → protéines. Exceptions (?!) : rétrovirus. MAIS:

Q6 * Faut-il expliquer la fonction de l'ADN non codant pour les protéines: séquences régulatrices, ADN répétitif, ADN encodant l'ARNr, l'ARNt, l'ARNsn, l'ARN de la télomérase, signalling RNA etc.?
R: TROP


Q7 * Faut-il mettre l'ARN au centre du "dogme"?

Q subsidiaire provoc : * Faut-il renverser le paradigme de l'enseignement et mettre l'ARN au début de l'explication de l'évolution (puisque c'était probablement le premier réplicateur?
R & discussion: Idée intéressante, mais il faut innover fort... Les tentatives de Mik ne sont pas infructueuses... (2e année à commencer par l'évolution des réplicateurs avant la cellule)

Régulation

Toutes les cellules d'un organisme contiennent la même séquence ADN
Pourquoi les cellules d'un organisme sont-elles différenciées?
Régulation de la production protéique: (au niveau de la transcription et de la traduction).

Discussion: Régulation incontournable comme sujet

Q8 * Aborder le silençage?
R: brièvement si on explique les OGM par ex.

Q9 * Mentionner l'ARN interférant?
R: On est fou!!

Suite possible: Mutations. donc Evolution

Exemples de pathologies provoquées par des altérations de la séquence d'ADN

Exemple de mutations bénéfiques (paludisme / hématies falciformes; etc)

Origine de la diversité

Biotech: application de la génétique moléculaire

OGM
PCR
Dépistage / profilage génétique
Séquençage de génomes / génétique inverse etc.

Discussion: pkoi pas mettre une année à faire de la gén mol?

Repris les questions initiales de manière générale:

- Quelle représentation initiale empêche les étudiants 1re année de bien saisir la génétique moléculaire? Quels sont les obstacles?
gène = trop abstrait / relier gén mol et Mendel
expériences intéressantes et utiles: tests de complémentation

- Quelle est la représentation (modèle) la plus adéquate à retenir par les étudiants?
usine/bibliothèque ;)

- Quelles sont les nouvelles découvertes absolument à expliquer aux étudiants?
on est pas trop loin des mouches

- Vers où va-t-on?
Buzz word: régulation (et donc de loin pas l'ADN)

Sabine de Vevey & Mikhail Chakhparonian

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