Niveau

Première spécialité

Compétences (BO) 

Pratiquer des langages
Utiliser des outils numériques.  

Connaissances et capacités associées

La Terre, la vie et l’organisation du vivant
Transmission, variation et expression du patrimoine génétique
L’expression du patrimoine génétique
Chez les eucaryotes, la transcription a lieu dans le noyau et certains des ARN formés, après maturation éventuelle, sont exportés dans le cytoplasme.

Compétences du Cadre de Référence des Compétences Numériques (CRCN)

Informations et données :Traiter des données
Création de contenus : Développer des documents multimédias

Objectifs de l’activité et sa place dans la démarche

Le lien entre l’ADN et les protéines a déjà été mis en évidence. L’ARN a été découvert et le mécanisme de la transcription expliqué.

Deux problèmes scientifiques se posent :
On compte environ 20 000 gènes pour 1 million de protéines différentes.
Dans le cas d’un gène comme celui du GH1, pour un ARN trouvé dans le noyau, on en trouve 5 variants dans le cytoplasmes mais plus courts.
L’hypothèse attendue est donc celle de différents types de raccourcissement possibles d’un ARN prémessager avant le passage dans le cytoplasme.

L’objectif notionnel est de comprendre comment la cellule peut produire différents ARN en éliminant différents introns.
L’objectif méthodologique est la compréhension de la technique du dotplot et l’interprétation de ses résultats sous la forme d’une production numérique schématique ainsi que sous la forme d’un texte.

Description de l’activité

Première étape : comprendre le dotplot avec le gène de l’hémoglobine (2 séquences à comparer)

Le choix est fait ici de travailler sur un gène intégré dans la banque de séquence de genigen2.
Le gène de la chaîne béta de l’hémoglobine. Sa référence dans la banque de séquence est « maturation de l’ARNm, chaîne β de l’hémoglobine ».
En effet, le fichier permet d’aborder et de comprendre la technique du Dotplot avec seulement deux séquences à comparer. Cela est dit de manière explicite aux élèves. Le travail sur ce gène est une forme d’entrainement à la compréhension du dotplot.

Les élèves sont donc aidés pour produire un document numérique comme celui-ci-dessous (copie d’écran d’un travail d’élève). Ils découvrent à cette occasion les mots intron et exon.
Les attendus ici sont ceux de la communication scientifique : titre, légende, lisibilité...

Deuxième étape : répondre à l’hypothèse de plusieurs raccourcissement possibles de l’ARN prémessager du gène GH1

La consigne a été donnée sous forme d’une tâche complexe : « Utiliser les résultats de comparaison de l’ARN prémessager avec différents ARN messager du gène GH1 pour compléter une diapositive power point de schématisation de la composition en exons des différents ARN messager."

Pour cela les élèves doivent   :

• « charger la séquence gèneGH-ADN-ARN.edi » qui correspond à la copie d’écran ci-dessous. Le fichier .edi est en lien dans la rubrique ressource en bas de l’article.

• Utiliser genigen2 pour réaliser les quatre dotplot successifs, entre l’ARN prémessager et les 4 ARN suivants.

Exemple de la comparaison de l’ARN prémessager avec l’ARN messager 2 : On repère 4 exons

• Repérer, dans les résultats obtenus, la taille de l’ARN messager étudié et les tailles des exons qui constituent chacun des quatre ARN messager (en passant la souris aux extrémités des traits)

• Utiliser les objets prévus dans la diapo de schématisation pour reconstituer la composition en exons des 4 ARN messagers. L’exemple est fourni (ou non selon le niveau des élèves) avec l’ARNm-1

Points de vigilance

La schématisation numérique a été faite avec le logiciel power point présent au lycée et qui permet de déplacer des objets sur une diapo.

La taille des objets créés peut aussi être maîtrisée avec précision. De ce fait la taille des exons 1, 2, 3 4 et 5 est proportionnelle à leur taille réélle, de même que la taille de l'ARN prémessager et des ARN messager représentés sur la diapo.

Le déplacement des objets sur la diapo peut présenter des difficultés selon ce qui est cliqué avec la souris. Pour rendre le geste plus simple,  après avoir sélectionné un exon par un clic, on peut utiliser les flèches du clavier et ainsi le déplacer avec plus de précision.

Ressources

Fichier gèneGH-ADN-ARN.edi (format .zip pour pouvoir être téléchargé. Penser à extraire le fichier pour l’obtenir au format ;edi)

Fichier power point pour schématisation des 4 ARN messagers

Ifé – plateforme ACCES - Epissage alternatif du gène GH1

http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/evolution/logiciels/anagene/programmes-de-1ere-s-2011/expression-de-linformation-genetique/epissage-alternatif

Présentation de la fonction DOTPLOT par P.Cosentino sur sa chaine youtube

https://www.youtube.com/watch?v=jtAi3cOe1aE

Nom de l’auteur et mail

Yann Maillard

Mail professionnel : prénom.nom@ac-aix-marseille.fr