DispositifDidabioB09

Construction du projet Didabiolo d'un groupe de maitres en formation FORENSEC : Bertrand Emery - Joëlle Martinelli - Julien Dufour

Le dispositif d'enseignement : Description des séquences d'enseignement en classe.

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Résumé :

Dispositifs :

A partir d'une situation-problème suivant une brève introduction, nous allons conduire les élèves à se questionner sur les cellules souches, puis leur laisser trouver les réponses dans une sélection d'articles. Suit alors la phase finale représentée par une discussion collective du "groupe-classe" afin de répondre aux questions précédemment posées et à travers cela, atteindre les objectifs pédagogiques fixés par les enseignants. Clôture du sujet par une discussion orientée par l'enseignant.
Les rôles de l'enseignant :
- Préparation de la situation-problème et des articles choisis.
- Gestion du débat et mise-en-évidence / reformulation des concepts/savoirs apportés par les élèves

Accès vers les différentes pages de notre projet :

PresentationDidabioB09 : Présentation générale.
SavoirsDidabioB09 : Interview et description des savoirs à enseigner.
DispositifDidabioB09 : Description de la séquence didactique.
JustificationsDidabioB09 : Justification des choix pédagogiques et description de la problématique.
ObservationsDidabioB09 : Compte-rendu des séances.
AnalyseDidabioB09 : Analyse des séances.
BilanDidabioB09 : Généralisation du dispositif et de son analyse.

En détails:

Préparation de la leçon

Objectifs d'apprentissage : (en italique, ceux se rapportant à des compétences plutôt qu'à des connaissances)
- Définir et pouvoir expliquer les caractéristiques d'une cellule souche
  - Capacité d'autorenouvellement
  - Ségrégation asymétrique.
- Identifier et pouvoir expliquer les différents niveaux de "potentialité" des cellules souches.
  - Totipotentes
  - Pluripotentes
  - Unipotentes
- Identifier (et pouvoir expliquer ?) les différentes origines des cellules souches
  - Cellules souches embryonnaires
  - Cellules souches adultes
  - Cellules souches induites (IPS)
- Nommer les différentes applications possibles actuelles et futures des cellules souches
  - Greffes de moelle osseuse / Greffes de peau. (actuelles)
  - Greffes de cellules cardiaques / neurones. (en test)
  - Reconstituer des organes dans le but de greffe. (futur ?)
- Proposer des idées / des modèles aux autres et les défendre
- Faire une synthèse de lecture de références

Age/degré
- Bertrand Emery :
  - 18-19 ans / 4OS (3 séances de 90')
- Joëlle Martinelli
  - 16-17 ans / 2OS (2 séances de 90')
- Julien Dufour
  - 16-17 ans / 2OS ''(1 séance de 60' et 1 séance de 90')

Buts
- Voir en cours un sujet très "tendance" / actuel en articulation avec la théorie de base (lien avec Facteurs de transcription, Développement embryonnaire, Cancer, etc).
- Apprendre aux élèves une certaine autonomie face aux savoirs.
  - Lire / Analyser / Synthétiser / Partager ses connaissances sur un sujet, de manière collaborative.

Choix pédagogiques et articulation de la motivation avec les objectifs.
- Durée totale 3-4 x45' + devoirs.

Partie I : Format "Frontal" (D: Approximativement 15-30')
- Afin d'introduire les notions de base nécessaires à la suite, une approche frontale est préférée, principalement pour des raisons du temps disponible avec les élèves.
- Objectifs :
  - Définir les caractères d'une cellule souche
- Par une présentation (ppt / acétate). Contenu :
  - Si nécessaire Rappel : Cycle cellulaire / mitose. Développement embryonnaire.
  - Définition des caractéristiques d'une cellule souche
- En quoi cette activité parvient-elle à faire coïncider la motivation de l'élève, les buts et les objectifs pédagogiques ?
  - En tant que sujet d'actualité, les élèves seront motivés à en apprendre plus.
  - Le lien avec le Cancer touchera probablement certains élèves.
- Quel rôle est attribué à l'élève dans l'activité, qui soit de nature à lui faire atteindre les objectifs tout en étant motivant.
  - Écouter et éventuellement poser les questions qui lui tiennent à cœur sur le sujet. Ces questions seront gardées pour la partie suivante.

Partie II : Format Questionnement - Lecture - Mise en commun / Débat(D: Introduction env.30' + lecture env 30' (+ en devoir + 90' de cours pour les élèves de B. Emery) + Synthèse : env. 45')
- C'est le cœur du projet. A partir de la base du format PrBL (apprentissage par problème), nous avons généré une séquence d'apprentissage qui ressemble plus à de l'apprentissage par "situation-problème" où les élèves se questionnent sur le sujet, trouvent les réponses dans une sélection d'articles et mettent en commun leurs connaissances fraichement acquises pour validation au sein d'une séance-bilan. Nous avons choisi ce format car il contraste avec le format frontal que l'on utilise le plus souvent et qu'il est réalisable en peu de séances (nettement moins qu'un IBL ou un PjBL).
- Objectifs :
  - Expliquer les caractères des cellules souches.
  - Identifier et pouvoir expliquer les différents niveaux de "potentialité" des cellules souches.
  - Identifier les origines des cellules souches
  - Faire une synthèse de ce qui a été lu.
  - Exposer / Défendre son point de vu devant le groupe. Argumenter en se basant sur les articles
  - Des images de la régénération du triton sont présentées. La question d'accroche est "Comment se passe la régénération du triton ?".
  - Par la suite, les élèves proposent leur théorie, élaborent leurs questions, définissent leurs objectifs, SOUS LE CONTRÔLE / GUIDAGE DE L'ENSEIGNANT. L'enseignant ne donnera pas les questions, mais s'assurera simplement que l'on ne sorte pas trop du sujet.
  - Une fois cela défini, on distribue des textes de référence aux élèves (certains textes sont communs à tous les élèves, certains ne sont distribués qu'à certains élèves, afin d'apporter plus d'informations sans augmenter le temps de lecture des élèves)
  - A la séance suivante, une synthèse est effectuée par la mise en collaboration des réponses des élèves, SOUS LE CONTRÔLE / GUIDAGE DE L'ENSEIGNANT. A nouveau, l'enseignant n'apporte pas directement d'informations, mais gèrent le temps et évite les dérives. Il guide également les élèves pour parvenir à trouver les réponses en posant d'autres questions ou en leur rappelant qu'ils ont lu des textes de référence.
- En quoi cette activité parvient-elle à faire coïncider la motivation de l'élève, les buts et les objectifs pédagogiques ?
  - La question de la régénération des tissus a toujours été dans l'imaginaire humain. Comme on peut le constater en regardant la littérature fantastique ou les séries TV (p.ex Hero), plusieurs créatures fantastiques (p.ex Loup-garou) sont douées de régénération. Par conséquent, nous pensons que la question de base est une question suscitant l'intérêt des élèves, par transposition du sujet à l'être humain. Les cellules souches étant au cœur du problème, nous amenons ainsi les élèves à s'y intéresser.
- Quel rôle est attribué à l'élève dans l'activité, qui soit de nature à lui faire atteindre les objectifs tout en étant motivant ?
  - Au moment du dévoilement du problème : Proposer des idées et générer des questions (Processus de questionnement).
  - Au moment de la recherche de réponses : Lire les références et essayer de les comprendre. En faire un résumé. Générer une réponse aux questions précédemment soulevées. (un écrit n'est pas forcément exigé).
  - Au moment de la mise en commun des réponses : Exposer sa synthèse en argumentant à partir des bases bibliographiques. Poser éventuellement de nouvelles questions afin de susciter un intérêt "au-delà de la leçon". S'assurer d'avoir compris les lectures en posant des questions à ses camarades.

Partie III : Discussion ouverte (D: variable)
- Objectifs :
  - Voir/Nommer les différentes applications possibles actuelles et futures des cellules souches
- Afin de mettre en relation le contenu précédent avec le reste, une discussion ouverte mais orientée est préférée. En effet, elle n'est plus sous le "contrôle" des élèves, mais leurs remarques et leur participation, leur permettent de s'approprier également la fin du sujet.
- Par une discussion ouverte mais orientée :
  - Reprise des différentes origines des cellules souches, et par extension :
  - Présentation des différentes applications possibles des cellules souches.
- En quoi cette activité parvient-elle à faire coïncider la motivation de l'élève, les buts et les objectifs pédagogiques ?
  - Il est important d'oublier le mythe de la régénération, ayant susciter précédemment l'intérêt et, de retourner aux données connues.
  - Maintenant le sujet approfondi, il est bon de voir les perspectives pour l'avenir, ce qui à nouveau, devrait motiver les élèves.
- Quel rôle est attribué à l'élève dans l'activité, qui soit de nature à lui faire atteindre les objectifs tout en étant motivant.
  - Faire des remarques/participer à la discussion. Il ne s'agit cette fois plus d'amener des données acquises par la lecture, mais d'apporter des remarques personnelles sur les enjeux et l'éthique qu'implique le sujet.

Phases (détaillées) de l'activité :
- Phase I : Introduction au sujet.
  - Rôle du maître :
    - Préparer la présentation et le support de cours (Acétates ou PPT).
    - Présenter cette introduction.
    - Susciter l'intérêt des élèves sur le sujet.
    - Poser les bases de la partie suivante afin d'orienter le questionnement vers les objectifs d'apprentissage de la partie suivante.
  - Rôle des ressources :
    - Aider l'enseignant à préparer le cours.
  - Rôles de l'élève :
    - Écouter et (se) poser des questions.
  - Contribution aux objectifs de cette phase.
    - Définir les caractéristiques d'une cellule souche
    - Mettre en relation cette séquence didactique avec le reste du cours.

Phase II : Régénération et Différenciation
- Rôle du maître :
  - Préparer l'énoncé du problème.
  - Préparer les textes de référence qui seront lus par les élèves. Cela est une très grosse partie du travail, car on ne peut pas leur faire lire n'importe quoi. Il faut que ces références leur soient accessibles et qu'elles permettent de répondre aux questions.
  - "Gérer" / Orienter la discussion (timing, temps de parole, hors-sujet, etc.).
  - Durant la partie "synthèse" : orienter les élèves vers les objectifs d'apprentissage visés, guider le cheminement des réponses dans le cas où les élèves n'y parviennent pas directement.
  - En aucun cas, l'enseignant ne valide ou ne donne directement des réponses aux élèves.
- Rôle des ressources :
  - Elles vont permettre aux élèves eux-mêmes de répondre aux questions.
- Rôles de l'élève :
  - Proposer des idées et (surtout) des questions.
  - Un élève sera chargé de prendre note (pour la classe) des questions générées. De même, l'un d'entre eux sera invité à prendre des notes pour la phase de bilan.
  - Lire et comprendre les références. En faire une synthèse.
  - Le cas échéant, exposer ses synthèses personnelles, et les clarifier pour en faire une synthèse commune.
- Contribution aux objectifs de cette phase.
  - Expliquer les caractères des cellules souches.
  - Identifier et pouvoir expliquer les différents niveaux de "potentialité" des cellules souches.
  - Identifier les différentes origines des cellules souches (surtout du point de vue naturel, qu'induit).
  - Faire une synthèse de / Résumer plusieurs références
  - Exposer / Défendre son point de vu devant le groupe.
  - Argumenter sur la base de lectures d'articles

Phase III : Clôture du sujet.
- Rôle du maître :
  - Préparer la discussion orientée.
  - Gérer la discussion : Le guidage est beaucoup plus important que dans la phase précédente.
  - Susciter l'intérêt des élèves en exploitant les questions de ceux-ci, ou en les soulevant.
- Rôle des ressources :
  - Aider l'enseignant à préparer la discussion.
- Rôles de l'élève :
  - Écouter puis poser des questions et/ou faire des remarques.
  - Commenter et apporter des réponses aux questions/remarques de l'enseignant.
- Contribution aux objectifs de cette phase. (il faut noter que ces objectifs peuvent avoir été couvert, partiellement ou totalement durant la phase précédente) :
  - Identifier (toutes) les origines des cellules souches, dans l'optique de leurs utilisations médicales/thérapeutiques.
  - Nommer les différentes applications possibles actuelles et futures des cellules souches

Liste d'articles lus pour sélection :

En raison du très faible temps que nous avons à disposition pour réaliser cet énorme travail, seul le titre et l'auteur principal est mentionné ici. Nous indiquerons les références complètes des articles sélectionnés, dans la rubrique adéquate.

Nouveau départ pour les cellules souches : C. Klingler.
Quand les nerfs font repousser les pattes : O. Donnars.
Ces animaux qui régénèrent ; S.Pei
Le surprenant potentiel des cellules adultes ; A. Turhan
Les cellules souches humaines ont du nez ; A. lefèvre-Balleydier
S. Minger : L'embryon homme-vache est indispensable ; S. Coisne
Des cellules souches au cœur du cancer ; P. Kaldy
Les cellules souches embryonnaires : Du dvlp myocardique à la med. régénératrice ; M. Puceat
Les cellules souches de la moelle osseuse au secours de la maladie d'Alzheimer ; A.R. Simard & S. Rivest
Régulation épigénétique de la pluripotence chez l'embryon de souris ; J. Collingnon, A. Perea Gomez
Les cellules souches hématopoïétiques : une double origine embryonnaire ? ; I Godin & A. Cumano.
Contrôle de la persistance des cellules souches neurales des mammifères ; P. Taupin.
Cellules souches hépatiques : tout un programme ! ; H. Gilgenkrantz.
Cellules souches tissulaires : seing is not being ; L. Coulombel
La régénération des appendices chez les vertébrés : un modèle expérimental ancien pour étudier les CS adultes ; M Tawk & S Vriz
Cellules souches du système nerveux et réparation des lésions cérébrales ; F. Guillemot.
Qu'est-ce qu'une cellule souche embryonnaire ? ; ?
Biotremplins : iPS : les cellules souches sans embryon : fini les problèmes éthiques ? F. Lombard.
Les thérapies régénératrices par cellules souches ; IEB
Les cellules souches de sang du cordon ombilical ; IEB
Cellules souches : la solution dans la peau ; J. Ignasse
La piste des cellules germinales ; J.I.
Cellules souches et choix éthique ; ?
Déclaration sur la production et l'usage scientifique et thérapeutique des cellules souches embryonnaires humaine ; J. de Dios Vial Correa
Réparation cérébrale et remplacement cellulaire ; M. Corniola & S Vuignier.
Au secours du cerveau blessé ; J-L. Vonnez.
Les petits secrets du triton pour régénérer ses membres et tissus ; JL Goudet
Un nouveau type de cellules souches découverte dans le liquide amniotique ; JY Nau
Thérapie cellulaire et génique ; SFTCG
Les cellules souches humaines ; Fond. Gen Suisse
Recherche sur les cellules souches ; Fond. Gen. Suisse
Cellules souches tissulaires adultes : définition, identification et utilisation thérapeutique ; L. Coulombel
Nuclear Reprogramming in cells ; JB Gurdon & DA Melton.
Slicing across Kingdoms : Regeneration in plants and animals ; KD. Birnbaum & A. Sanchez Alvarado
The polar Coordinate Model of the positional information in the developing and regenerating limb ; ?
Regeneration ; ?
Loss of Regenerative capacity : A trade-off for Immune specificity ? ; AL Mescher & AW Neff.
Systemic Bud induction and Retinoic Acide Signaling Underlie Whole Body Regeneration in the Urochordate Botrylloides leachi ; Y Rinkevich et al.
Wnt-dependent de novo hair follicle regeneration in adlut mouse skin after wounding ; M. Ito et al.
Cell signaling and transcription factor genes expressed during whole body regeneration in a colognial chordate ; Y. Rinkevich et al.

Après avoir lu / parcouru ces articles, une sélection est effectuée selon les critères suivants :

Pertinence par rapport aux objectifs d'apprentissages.
Accessibilité aux élèves
Nb de pages.

Liste d'articles sélectionnés (à donner aux élèves) :

Liste de B. Emery, élèves de 4OS (Gymnase), lecture en devoir et durant une séance de 90'. Télécharger toutes les lectures

Lectures communes :

Les thérapies régénératrices par cellules souches ; site web de l'Institut Européen de Bioéthique, dossier n°7, Nov 2006 ; Lien
Qu'est-ce qu'une cellule souche embryonnaire ? ; La Recherche n°200807 ; Lien
Ces animaux qui se régénèrent... ; S. Pei ; La Recherche n°365, Juin 2003 ; Lien
Des cellules souches au cœur du cancer ; P. Kaldy ; La Recherche n°405, Fev 2007 ; Lien

Lectures "individuelle" -> 1 par groupe (donc 6 grp de 1-2 élèves) :

Nouveau départ pour les cellules souches ; C. Klingler ; La Recherche n°416, Fev 2008 ; Lien
Cellules souches hépatiques : tout un programme ! ; H. Gilgenkrantz ; Médecine Sciences Vol 20 ; Dec 2004 ; Lien
Le surprenant potentiel des cellules adultes ; A. Turhan ; La Recherche n° 352, Avril 2002 ; Lien
Les cellules souches du sang du cordon ombilical ; site web de l'Institut Européen de Bioéthique, dossier n°9, Mai 2007 ; Lien
La régénération des appendices chez les vertébrés : un modèle expérimental ancien pour étudier les cellules souches chez l'adulte ; M. Tawk & S. Vriz ; Médecine Sciences n°4 ; avril 2003.
2 articles de Médecine Sciences n°23 ; aout-sept 2007 Lien
- Régulation épigénétique de la pluripotence chez l'embryon de souris ; J. Collignon, A. Prerea Gomez.
- Les cellules souches hématopoïétique : une double origine embryonnaire ? ; i. Godin & A. Cumano.

Lectures complémentaires (selon le désir des élèves "pour en savoir plus") :

Slicing across Kingdoms : Regeneration in plants and animals ; K. Birnbaum & A. Sanchez Alvarado ; Cell 132, Fev.2008 ; Lien intranet Lien éditeur
Nuclear Reprogramming in Cells ; J Gurdon & D Melton ; Science vol 322, Dec. 2008 ; Lien intranet Lien éditeur

Références (supplémentaires) ayant servi de support pour la construction de la situation-problème :

Loss of Regenerative Capacity : A trade-off for immune specificity? ; A.L. Mescher & A.W. Neff ; Cellscience Review Vol1 No2, 2004 ; Lien
Developmental Biology (6th ed) ; S.F. Gilbert ; Chapitre 18 - Regeneration ; SWARTHMORE COLLEGE - 2000 ; Lien
Quand les nerfs font repousser les pattes ; O. Donnars ; La Recherche n°415, Jan 2008 ; Lien

Support de cours :

Introduction et problème : Fichier PPS

Questions que je vais tenter de faire poser à mes élèves pendant le début de la phase 2 ; On tentera de répondre à ces questions avec les lectures :

Comment le triton peut régénérer ?
Cela concerne-t-il d'autres espèces ?
Cela a-t-il un rapport avec les cellules souches ?
Une cellule différentiée peut-elle redevenir une cellule souche ?
Existe-t-il plusieurs "catégories" de cellules souches ? (potentialité)
Si oui, comment cela peut-il être fait ?
L'homme peut-il régénérer un peu ? Est-ce que cela concerne certains organes particuliers ou tous ? (nous connaissons la régénération des cellules sanguines, puisqu'elle est associée à ce sujet)
Pourquoi l'homme ne peut-il pas régénérer ses membres comme le triton ?
Est-ce que l'homme a aussi des cellules souches ? Dans tous les organes ou dans certains ?
Si oui, peut-on les exploiter en laboratoire pour permettre la régénération des humains ?
Si non, peut-on utiliser d'autres cellules souches (embryonnaire ?) et les exploiter pour régénérer des organes en effectuant une greffe ?
...

Liste de J. Martinelli, élèves de 2ème année Option Santé de l’ECG.

1ère séance (90 min):

1. Introduction avec un ppt

2. Discussion avec les élèves afin de susciter des questions.
Liste des questions posées par les élèves auxquelles ils essaieront de répondre grâce à leur lecture :
(si certaines des questions ci-dessous ne sortent pas, j’essaierai de les guider pour qu’elles viennent d’eux)

Comment le triton se régénère-t-il ?
D’autres animaux peuvent se régénérer ?
Pourquoi l’homme ne peut pas régénérer un bras ou une jambe ?
Est-ce que l’homme est capable de régénération ?
Comment les cellules savent qu’une patte doit être créée et pas autre chose ?
Les cellules souches ont-elles un rôle dans ce processus ?
Existent-ils plusieurs types de cellules souches ?
Les cellules souches peuvent-elles changer de statut ?
Où trouve-t-ton les cellules souches chez l’homme ?
Peut-on les utiliser pour guérir certaine maladie?

...

3. Distribution d’articles
Lectures communes :

Les cellules souches adultes
Blastème, vous avez dit blastème ? Energésciences 2007
Ces animaux qui se régénèrent... ; S. Pei ; La Recherche n°365, Juin 2003 ;

Lectures aux choix

Cellules souches pluripotentes ou totipotentes induites (iPS) : une nouvelle source de cellules souches mettant fin au problème éthique ?
Les cellules souches du sang du cordon ombilical ; site web de l'Institut Européen de Bioéthique, dossier n°9, Mai 2007.
Les cellules souches humaines ; Fondation Gen Suisse
Un nouveau type de cellules souches découvertes dans le liquide amniotique ; JY Nau

2ème scéance (90 min):

synthèse des lectures
répondre aux questions posées au point 2.

Liste de J. Dufour, élèves de 2OS (Gymnase), lecture en devoir et durant la 1ère séance de 60'.

Lectures communes :

Qu'est-ce qu'une cellule souche embryonnaire ? ; La Recherche n°200807 ; Lien
Ces animaux qui se régénèrent... ; S. Pei ; La Recherche n°365, Juin 2003 ;
Lexique d'aide à la compréhension des articles

Lectures aux choix ( 1 article par personne )

Cellules souches : la solution dans la peau ; J. Ignasse + La piste des cellules germinales ; J.I.
Le surprenant potentiel des cellules adultes ; A. Turhan ; La Recherche n° 352, Avril 2002 ; Lien
Nouveau départ pour les cellules souches ; C. Klingler ; La Recherche n°416, Fev 2008 ; Lien
Les cellules souches du sang du cordon ombilical ; site web de l'Institut Européen de Bioéthique, dossier n°9, Mai 2007 ; Lien
Recherche sur les cellules souches ; Fond. Gen. Suisse

Support de cours :

Introduction sur le sujet et problème posé pour le débat :

J'aimerai que les élèves se posent les questions suivantes:

A propos du triton:
- Pourquoi peut-il régénérer ?
- Peut-il régénérer autre chose que les pattes ?
- Combien de fois peut-il régénérer ?
- La patte amputée régénère-t-elle ?
- Quelle partie du corps décide de régénérer la patte amputée ?
- Y-a-t-il des cellules de patte en "réserve" quelque part dans le corps ?
A propose des cellule souches
- Tous les animaux en possèdent ?
- Est ce que si un animal en a, alors il peut régénérer comme le triton ?
- Est ce que si un animal n'en a pas, alors il ne peut pas régénérer comme le triton ?
- Ou sont-elles dans le corps ?
- Combien de sortes différentes ?
Les cellules souches et l'homme:
- L'homme en possède-t-il ?
- Si il en possède, pourquoi ne régénère-t-il pas comme le triton ?
- Quelles sont les différences entre avec celles du triton ?
- Y-a-t-il des parties du corps qui régénèrent ? Lesquelles ?
- Peut-on greffer des cellules souches ?
- Serait-il possible de prendre des cellules souches de triton et les greffer sur un homme qui a perdu un membre ?
- Comment naissent-elles ?
- Y-en-a-t-il des la naissance ? En fabrique-t-il toute sa vie ?

B.E. + J.M. + J.D.

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