Programme court de pédagogie de l’enseignement supérieur Le cycle cellulaire Jean-Charles Bourret UQÀM Faculté d’éducation – Département de didactique Programme court de pédagogie de l’enseignement supérieur Modèles et stratégies d’enseignement au collège et à l’université DDD-7601  25/11/2014

Mise en contexte

Mise en contexte

Le cycle cellulaire Mise en contexte Objectifs La compétence associée au cours BIO-1153 : décrire la cellule vivante en identifiant et en analysant son organisation, ses éléments de structure fonctionnelle, leurs rôles et fonctions cellulaires. Objectifs de la séquence #3 : décrire les étapes du cycle cellulaire et les mécanismes de la division cellulaire, construire une synthèse de l'organisation et de l'expression de l'information génétique Objectifs de la leçon :  identifier les étapes du cycle cellulaire, décrire les rôles de la division par la méiose et la mitose, schématiser les mécanismes de la division cellulaire Acquis antérieurs leçon de la séance #12 : cycle cellulaire et les mécanismes de division cellulaire méiose et mitose Avant la séance #12 : structure-fonction des macromolécules et leurs relations dans les processus vitaux de la cellule, le rôle de la membrane plasmique, de la matrice extracellulaire et du cytosquelette, les mécanismes de régulation de la respiration cellulaire et du trafic vésiculaire (mitochondries, système endomembranaire, AG, RE, lysosomes, transport actif/passif). Dans les autres cours : Biochimie, Microbiologie, Biologie Moléculaire, Physiopathologie

Le cycle cellulaire Mise en contexte Choix du modèle Exposé magistral interactif La démarche amène graduellement l’élève à acquérir et à intégrer les différentes notions du cycle cellulaire à la compréhension globale de la cellule vivante (compétence visée par le cours BIO-1153). Exposés courts, discussions en groupe, exercices de réflexion, visionnement de documents audio-visuels, exercices pratiques Étant donné la nature relativement complexe des termes scientifiques et la concentration de la matière articulée autour de séquences de la division cellulaire bien particulières, l’exposé magistral interactif est le modèle de choix par excellence pour cette séance : les pauses d’apprentissage, le questionnement et les exercices pratiques réalisés en classe permettent de bien traiter l’information, cela permet également le renouvellement de l’attention et le respect des styles individuels d’apprentissage. Imager autrement et de schématiser l’information présentée Synthétiser la matière Limiter le temps alloué aux présentations en encourageant la pensée réflexive Traiter l’information = Construire la connaissance et lui donner du sens

Le cycle cellulaire Mise en contexte Évaluation des apprentissages (critères) identifier les étapes du cycle cellulaire association correcte de chaque phase à sa bonne définition (phases G1,S,G2,M), la description adéquate du rôle de chaque phase     décrire les rôles de la division par la méiose et la mitose identification de la bonne séquence du cycle de la méiose et de la mitose, la description adéquate du rôle de la méiose (reproduction sexuée) et de la mitose (différenciation cellulaire, régénération), l’explication jugée pertinente portant sur la réplication de l'ADN comme mécanisme semi-conservatif qui conduit, grâce à la complémentarité des bases azotées, à la naissance de deux molécules-filles semblables à la molécule-mère. schématiser les mécanismes de la division cellulaire le regroupement adéquat des notions clés dans la réalisation d’un réseau de concepts, la représentation adéquate d’une séquence du cycle cellulaire (exemple : dessiner le bon processus de ségrégation/regroupement des chromosomes pour telle phase), dresser un schéma adéquat de la séquence du cycle de méiose/mitose

Le cycle cellulaire Mise en contexte Évaluation des apprentissages Formatif : La minute de réflexion écrite : une question est posée et les étudiants doivent répondre individuellement par écrit, suivi d’un retour en grand groupe (anticipation, émettre des hypothèses, connaissances antérieures) Exercice d’association définition-concept en équipe (élaboration, organisation) Quiz interactif avec système de télévoteurs : (autorégulation, garder le contact avec son groupe, réfléchir aux réponses des autres) Sommatif : les apprentissages seront évalués lors de l’examen final qui comportera 50 questions à choix multiples, 10 questions à développement court et une question à développement long (d’une valeur de 40% il se tiendra à la séance #15 le 10 décembre)

Séance #12 Retour sur l’examen #2 Le cycle cellulaire ANTICIPATION Retour sur l’examen #2 Quelles ont été les questions les plus difficiles (perçues par les étudiants), retour sur les questions moins bien réussies Le cycle cellulaire Objectifs de la leçon :  identifier les étapes du cycle cellulaire, décrire les rôles de la division par la méiose et la mitose, schématiser les mécanismes de la division cellulaire

Le cycle cellulaire ANTICIPATION Objectifs de la leçon : identifier les étapes du cycle cellulaire, décrire les rôles de la division par la méiose et la mitose, schématiser les mécanismes de la division cellulaire Au menu : - Exercice de réflexion - Courte présentation (division cellulaire) - Exercice : Qui suis-je? Pause - Visionnement document audio-visuel : La mitose - Courte présentation (régulation, mitose, méiose) - Quiz interactif (15 questions à choix multiple) - Pour la semaine prochaine

Le cycle cellulaire Au menu : ANTICIPATION Au menu : Quelles sont les phases d’un cycle cellulaire? Comment les chromosomes évoluent-ils au cours d’un cycle cellulaire? Quel est le mécanisme de réplication de l’ADN? Quelles sont les différences entre la méiose et la mitose? entamer processus de réflexion

Mise en contexte Le cycle cellulaire ANTICIPATION AMORCE Présentation courte vidéo http://www.youtube.com/watch?v=rgLJrvoX_qo #Q? Qu’est-ce que le cycle cellulaire et à quoi sert-il? Exercice : La minute de réflexion écrite Retour en grand groupe où les étudiants se situent par rapport aux lectures obligatoires? Capter l’attention, spontané

Le cycle cellulaire Amorce Mise en contexte Le cycle cellulaire Amorce Cycle cellulaire en résumé : processus par lequel la cellule duplique son matériel et se divise en deux Utilité : reproduction, croissance, « réparations » Moelle osseuse : Globules rouges millions (durée de vie 3-4 mois) Cellules de la peau : régénération quasi constante (desquamation) Impact sur mal fonctionnement division cellulaire (contrôle normal) : cancer tumeurs (croissance incontrôlée) Hommes en âge de se reproduire : environ 500 millions de spermatozoïdes par jour « Pouvez-vous me dire après tout ce que vous avez vu sur la cellule et ses composantes, quel est le support de l’information génétique? » #Q?

Le cycle cellulaire CONTENU Le processus de division cellulaire implique pour la cellule de faire une copie de son ADN (doubler son contenu génétique) : de cette manière, chaque cellule fille (après division cellulaire) contient son propre matériel génétique (complet)

Le cycle cellulaire Mécansimes : Biologie moléculaire Chromatine : combinaison de protéines et ADN dans le noyau Après la réplication de l’ADN, la chromatine se condense en structures visibles : les chromosomes : se concentrent autour de protéines (histones) http://www.wiley.com/college/test/0471787159/biology_basics/animations/mitosis.swf

Le cycle cellulaire http://www.wiley.com/college/test/0471787159/biology_basics/animations/mitosis.swf

Le cycle cellulaire #Q?

Le cycle cellulaire Le cycle cellulaire comporte trois phases distinctes soient l’interphase (duplication de l’ADN et processus biochimiques préparation à la division cellulaire), la mitose (division du noyau) et la cytokinèse (division du cytoplasme)

Le cycle cellulaire En bref : Pendant l’Interphase: Les membranes nucléaires sont évidentes. Le nucléole est visible. Les chromosomes ne sont pas sous forme distincte, mais plutôt en filaments. La réplication de l'ADN se fait durant la phase S. Chaque chromosome se double c'est-à-dire aura deux chromatides. L'entrée en mitose se traduit par: -la condensation des chromosomes -la rupture de la membrane nucléaire -la réorganisation du cytosquelette -la formation du fuseau mitotique #Q? Quel pourrait être le signal de la fin de la cytokinèse?

Le cycle cellulaire Sénescence

Le cycle cellulaire L’interphase en détail : G1, étape entre phases M et S (temps variable) S, synthèse d’ADN, 6 à 8 heures G2, entre phases S et M (2 à 6 heures) M, mitose (environ 1 heure) (production d’ARN et protéines à chaque phase)

Le cycle cellulaire #Q? Quelle phase n’est pas indiquée?

Le cycle cellulaire G1 en détail : Croissance et temps de préparation pour la synthèse d’ADN en phase S Synthèse de protéines, d’enzymes et d’ARN Les organelles et autres structures intracellulaires sont dupliquées et la cellule grossit durant cette phase La durée de la phase G1 est la plus variable (cellule embryonnaires vs cellules matures) Contenu en ADN (2n) S en détail : Duplication des chromosomes (ADN nucléaire) (46 chromosomes copiés en chromatides) L’hélicase (ATP dépendante) déroule les brins d’ADN Contenu en ADN à la fin (4n) Préparation à la division cellulaire

Le cycle cellulaire G2 en détail : Croissance continue de la cellule Duplication du centrosome Commencement de la condensation des chromosomes M en détail : Prophase Métaphase Ananaphase Télophase Finit avec la cytokinèse

Le cycle cellulaire …

Le cycle cellulaire Exercice : Qui suis-je? En équipe de 3 , identifiez la définition avec la bonne phase du cycle cellulaire, organisez l’information en schéma du cycle cellulaire approprié. Retour en groupe et présentation du modèle Connaissances déclaratives Élaboration, organisation

anaphase prophase métaphase Exemple question télophase cytokinèse

prophase métaphase anaphase télophase cytokinèse RÉPONSE

EXEMPLE QUESTION M s G1 G2 Quoi va où?

Réponse G1 s M G2

s EXEMPLE QUESTION Copie de l’ADN G1 Croissance cellulaire et préparation à la division cellulaire s M Croissance cellulaire L’ADN se sépare en deux cellules filles G2

s Réponse Croissance cellulaire G1 L’ADN se sépare en deux cellules filles s Copie de l’ADN M G2 Croissance cellulaire et préparation à la division cellulaire

Le cycle cellulaire Vidéo : La mitose http://www.youtube.com/watch?v=jZJT3GrSZnQ

Le cycle cellulaire Connaissances procédurales Composition SYNTHÈSE Ce qu’il faut savoir de ce cours-ci : Les phases de la division cellulaire La quantité d’ADN par cellule au cours des phases Le devenir de l’ADN pendant les différentes phases de la Mitose Définir et décrire le cycle de division, interphase, mitose phases G1,S,G2,M Les principe de régulation et checkpoints (MPF/cdk) Expliciter les différences entre mitose et méiose La signification biologique de la méiose Rendre compte de la diversité génétique des gamètes et de l’organisme né de la fécondation Évaluation des apprentissages identifier les étapes du cycle cellulaire décrire les rôles de la division par la méiose et la mitose schématiser les mécanismes de la division cellulaire Pour la semaine prochaine Lecture chapitre Chapitre 11, Le noyau, structuration de l’ADN Préparer la Carte conceptuelle « le noyau »  Vous devez compléter en triades (3 étudiants) six cartes conceptuelles de 2,5% chacune représentant un réseau de concepts ordonné où les concepts-clés des séances associées sont en quelque sorte connectés de sorte qu'ils puissent représenter l'influence des uns sur les autres. La forme est libre et vous devrez décider quels concepts indiquer en fonction des lectures, des exposés magistraux et des visionnements de documents audio-visuels présentés en classe. Il est fortement suggérer de s’investir dans ces travaux car ils vous permettront de mieux planifier votre révision avant les examens. Connaissances procédurales Composition

Le cycle cellulaire Connaissances conditionnelles Discrimination Quiz Interactif (à choix multiples) « Lors de cette phase, les chromatides de chaque chromosome se séparent au niveau du centromère et migrent chacune vers un pôle opposé de la cellule » « On appelle ___________ l'intervalle séparant deux mitoses successives »

Le cycle cellulaire % A B C D

Le cycle cellulaire Quiz Interactif (à choix multiples) « Lors de cette phase, les chromatides de chaque chromosome se séparent au niveau du centromère et migrent chacune vers un pôle opposé de la cellule », (réponse : Anaphase) « On appelle ___________ l'intervalle séparant deux mitoses successives », (réponse : Interphase)