Les logiciels de visualisation moléculaire Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Les logiciels de visualisation moléculaire dans l’enseignement des sciences de la vie : conceptions et usages Stanislas Dorey Directrice de thèse : Maryline Coquidé ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE CACHAN 61, avenue du Président Wilson 94235 Cachan Cedex - Tel. : 33 1 47 40 20 00 - http://www.stef.ens-cachan.fr

de visualisation/modélisation moléculaire ? Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Que sont les logiciels de visualisation/modélisation moléculaire ? Cartoons ; Space-filling ; Wireframe 2

Quel est le principe de fonctionnement de ces logiciels ? Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Quel est le principe de fonctionnement de ces logiciels ? Récupération de la séquence de la molécule (Obtenue par cristallographie aux rayons X, Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) ou microscopie électronique) Affichage de la molécule Coordonnées x,y,z 3

Différents logiciels Les principaux en France : Jmol Chime Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Différents logiciels Les principaux en France : Jmol Chime Rasmol / Rastop (Grâce à ACCES) 4 4

Intérêt de ces logiciels dans la recherche en biologie Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Intérêt de ces logiciels dans la recherche en biologie La structure 3D de la protéine Détermine sa fonction Nécessité de connaître la structure 3D des protéines 5

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En seconde La structure de l’ADN : 6

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Le complexe enzyme / substrat : (ici exemple de l’hexokinase) 7

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Le complexe enzyme / substrat : (ici exemple de l’hexokinase) http://www.chem.ucsb.edu/~molvisual/ABLE/induced_fit/index.html 8

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Le complexe enzyme / substrat : (ici exemple de l’hexokinase) 9

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Diversité des phénotypes de l’organisme à la molécule : (ici exemple de la drépanocytose) Hématies 10

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En première Diversité des phénotypes de l’organisme à la molécule : (ici exemple de la drépanocytose) 11

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : En terminale En immunologie : 4 chaînes ; molécules solubles 12

Place de ces logiciels dans le programme de SVT : Au programme du bac Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Place de ces logiciels dans le programme de SVT : Au programme du bac Évaluation des capacités expérimentales  : I7 – Immunologie : 2-La région variable d'une immunoglobuline : Logiciels ANAGENE + RASTOP + tableau 3-L'organisation d'une immunoglobuline : Logiciels ANAGENE + RASTOP + traitement d'image 4-Spécificité d'un anticorps pour un déterminant antigène du HIV : Logiciels ANAGENE + JMOL ou RASMOL ou RASTOP + traitement d'image 4 chaînes ; molécules solubles 13

Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Problématique Quelle est l’utilisation actuelle de ces logiciels et quels sont-ils ? Quelles peuvent être leurs potentialités didactiques  ? Quel est l’usage effectif de ces logiciels dans l’enseignement des SVT ? 14

Résultats de la littérature Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Résultats de la littérature Plaident en faveur de l’utilisation des logiciels de visualisation / simulation moléculaire : Donnent une meilleure compréhension de la représentation moléculaire Aspect ludique du logiciel 15

Résultats des premiers entretiens avec des professeurs du secondaire Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Résultats des premiers entretiens avec des professeurs du secondaire Accès difficile aux séquences moléculaires (néanmoins facilité grâce au travail d’ACCES) Etudiants pas toujours conscients qu’ils observent un modèle moléculaire Plus d’interactivité du logiciel serait souhaitée : Molécule varie avec le temps Les molécules peuvent interagir entre elles 16

Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Perspectives Mener des entretiens auprès de chercheurs en biologie utilisant ces logiciels Poursuivre des interviews auprès de professeurs utilisant ces logiciels afin de construire un questionnaire Interroger de nombreux éducateurs à travers ce questionnaire via Internet Etablir des séquences d’enseignement Envisager une coopération avec le MIT (http://molviz.org) Exposer mes résultats : http://visumol.legtux.org 17

Méthodologie envisagée Unité Mixte de Recherche - Sciences Techniques Éducation Formation Méthodologie envisagée Entretiens des professeurs du secondaire et des chercheurs en biologie : - Avec un questionnaire semi-directif Enregistrement audio Questionnaire via Internet construit à partir du logiciel « Limesurvey » 18