Modèles et modélisation en SVT

Biodiversité génétique

Réflexions pédagogiques (1) :
Modèle(s) et réalité

 

Les activités consacrées à la biodiversité allélique sont aisément repérées par les élèves comme un travail sur des modèles (modèles mathématiques explicites ou non, tirages de pions...). Une belle occasion de faire réfléchir les élèves sur les relations entre modèle et réalité !

Une difficulté à lever en priorité

Il nous est apparu que les élèves, même ceux de bonnes classes, maîtrisaient mal les connaissances de troisième (chapitre "Diversité et unité des êtres humains") sur lesquelles nous espérions nous appuyer. Les notions de chromosome, gène, allèle, ainsi que celles liées à la reproduction (disjonction des paires d'allèles parentaux dans les gamètes puis ré-appariement aléatoire dans la cellule-oeuf) sont connues mais insuffisamment maîtrisées pour sous-tendre l'utilisation de modèles.
Dans ces conditions, tirer des pions (ou cliquer dans toutes les directions sur les boutons d'une application) relève plus du jeu que d'une démarche d'investigation.

La solution que nous avons retenue est celle de la construction (rapide) d'un schéma-bilan des connaissances de troisième nécessaires à l'activité. Choix pédagogique sans doute discutable, mais une évaluation diagnostique semble devoir être envisagée lors de la préparation de l'activité. Elle peut être réalisée à partir de la version de démonstration du modèle Netlogo proposé (voir un exemple).

Le modèle utilisé n'est pas la réalité

Piste de discussion : comparer la population du modèle aux populations connues des élèves.

Caractéristiques de la population idéale manipulée en génétique des populations :

  1. Population d'organismes diploïdes à reproduction sexuée et à générations non chevauchantes (aucun croisement entre individus de générations différentes).
  2. Population d'effectif infini où les croisements sont entièrement aléatoires.
  3. Population close génétiquement (absence de flux migratoires)
  4. Tous les individus, quel que soit leur génotype, ont la même capacité à se reproduire et à engendrer une descendance viable (absence de sélection).
  5. Absence de mutations et de distorsion de ségrégation meïotique (un individu Aa produira toujours 50% de gamètes A et 50% de gamètes a)
Cours de génétique des populations de Frédéric Fleury (Université Lyon1)

Toutes ces caractéristiques ne sont pas accessibles aux élèves. Choisir un ou deux aspects mettant en évidence la simplification de la réalité dans le modèle manipulé.

L'expérimentation sur une population réelle est délicate

Elle nécessite de suivre la population sur de nombreuses générations et d'avoir la possibilité d'observer un grand nombre d'individus.

L'exemple des cages à population (de Drosophiles) est sans doute le plus "parlant" pour les élèves.
Voir le passionant entretien avec Philippe L'Héritier ( une sélection d'extraits pouvant être proposée aux élèves pour réfléchir sur "Comment se construit la science) et une biographie de Georges Teissier sur le site du CNRS.

Une étude statistique est indispensable : liaison avec le cours de mathématiques de Seconde pour les méthodes d'échantillonnage.

Bilan

En recherche scientifique, quand le réel est trop complexe pour être soumis à expérimentation, on a recours à un travail sur modèles. Le modèle ne correspond pas exactement à la réalité, il n'en prend en compte que certains aspects.

Les résultats de la manipulation du modèle sont confrontés aux observations de terrain. Un calcul de corrélation conduit à conserver, ajuster ou rejeter le modèle utilisé.

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