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Progression et transversalité

 | 
Ghislain Carlier
, 
Myriam De Kesel
, 
Jean-Louis Dufays
, 
et al.

Chapitre 7. Progression et transversalité en sciences

Le concept de mitose en biologie

« La mitose (ou multiplication cellulaire) est une division cellulaire »… Comment l’enseigner ?

Myriam De Kesel

Texte intégral

1S’il n’est pas simple de s’approprier le concept de mitose à 14-15 ans, force est de constater qu’il n’est pas simple de l’enseigner correctement. Et pour cause… Que la plupart des biologistes s’en sortent, soit ! Mais pour des chimistes, physiciens ou mathématiciens amenés parfois à enseigner cette notion, les « mots pour le dire » leur échappent. Trop souvent, ils se contentent d’expliquer comment le phénomène de mitose se déroule et « montrent » les faits ; beaucoup prennent la peine de contextualiser leur enseignement, tiennent compte des conceptions des élèves et utilisent des métaphores qui « parlent » aux élèves, mais peu abordent l’aspect historique et/ou épistémologique de ce phénomène et songent à donner l’étymologie des concepts enseignés. Et enfin, peu songent à identifier et souligner le passage du macroscopique au microscopique au symbolique (et retour).

2Ces constats sont généralisables à l’enseignement d’autres concepts : un professeur qui maitrise mal les concepts à enseigner a tendance à « mal » les vulgariser en fonction du niveau cognitif des élèves.

3Lorsqu’un enseignant pratique une discipline pour laquelle il n’est pas formé initialement, sa transposition et sa didactique diffèrent sensiblement de celles qu’il aurait pratiquées avec sa discipline de formation initiale. Il a tendance à adopter des postures épistémologiques caractéristiques, quelles que soient les disciplines, ainsi que des attitudes intellectuelles bien spécifiques facilement détectables : du fait de sa connaissance limitée du contenu disciplinaire, il préfère rester au niveau symbolique et conceptuel ; du fait de la difficulté de se référencier au réel via l’expérimentation, il a tendance à rester sur le plan théorique, plus confortable pédagogiquement, en accordant une part très (trop) importante au contexte et en utilisant un discours formel où la construction des concepts n’apparait pas toujours clairement, les raisonnements sont ré-agencés et les savoirs apparaissent alors anecdotiques et atomisés.

  • 1 Bernié, J.-P. (2002). L’approche des pratiques langagières scolaires à travers la notion de « comm (...)

4Un autre obstacle à l’apprentissage se situe au niveau du discours et du vocabulaire tenus par l’enseignant où l’on peut observer un écart entre le sens conféré par l’enseignant lui-même, du fait de son interprétation personnelle du savoir à enseigner, et du sens prescrit par la discipline. De fait, cette multiplicité des discours et termes tenus par des enseignants – experts ou non de la discipline – peut faire apparaitre celle-ci polysémique. Or, les problèmes de cohérence des écrits produits par les élèves ne se situent pas dans la maitrise des modèles textuels, mais dans l’hétérogénéité des discours auxquels ils sont confrontés1. Cette attitude, où l’enseignant manipule des concepts, à priori fort semblables pour lui mais parfois différents pour le spécialiste, a pour conséquence l’apparition d’erreurs conceptuelles parfois graves. Le peu, voire le manque, de retour vers le concret, pour vérification par exemple, semble être une caractéristique de ce type de démarche. Dès lors, plutôt que d’introduire d’une manière exhaustive l’ensemble du formalisme, ne serait-il pas plus efficace, pour les enseignants dont la discipline enseignée n’est pas la discipline de base, de n’introduire que les concepts nécessaires et de réaliser de fréquents allers et retours entre théorie et concret, macroscopique, microscopique et symbolique ?

5Concrètement, pour favoriser la progression des apprentissages disciplinaires, leur transversalité et leur durabilité, il semble idéal d’installer des processus d’apprentissage qui répondent au pourquoi et au comment tout en se souciant des processus cognitifs des élèves. Une approche programme spiralaire, qui tiendrait compte des conceptions et pré-acquis des élèves, semble prometteuse. Voici, à titre d’exemple, une séquence d’apprentissage qui tiendrait compte de ces suggestions.

1. Motivation des élèves/Recueil de conceptions spontanées et contextualisation

6Comme le thème de la multiplication cellulaire n’est pas en lien direct avec les préoccupations quotidiennes des élèves, il est essentiel de trouver une source de motivation pour favoriser leur apprentissage. Le recours aux medias associé à une question-problème est actuellement une source privilégiée en biologie ; de nombreuses vidéos, de qualité, sont accessibles sur youtube :

  • http://www.dailymotion.com/​video/​xedaq1_mitose-ou-divisioncellulaire_webcam ;
  • http://www.universcience-vod.fr/​media/​603/​la-minute-de-madame-cellule---multiplication--.html ;
  • http://www.dailymotion.com/​video/​xixdd5_mitose-dans-une-pousse-dail_tech?ralg=meta2-only#from=playrelon-13
  • etc.

Vous vous blessez, quelques jours plus tard, plus rien n’est visible. Quels sont les mécanismes qui entrent en jeu lors de la cicatrisation ?
Pourquoi nos cellules se divisent un nombre de fois limité, vieillissent et dégénèrent, alors que d’autres semblent échapper à ces processus et demeurent immortelles ?
Vous avez grandi de 15 cm en un an, comment expliquer le fait que cette croissance soit harmonieuse ?

7Lors de cette accroche, il est indispensable de prendre en considération les conceptions spontanées qu’ont les élèves puisque la notion de division/multiplication cellulaire est, par essence, source de confusion. Que ce soit dans les manuels scolaires ou sur des sites internet, les définitions données sont peu éclairantes :

La division cellulaire est le mode de multiplication de toute cellule (Wikipedia).
Le processus de multiplication procède par divisions cellulaires successives (EncyclopédieUniversalis).

8Lors de cette phase de contextualisation, il est essentiel que les questions posées permettent aux élèves d’utiliser leurs acquis, connaissances avec lesquelles l’enseignant doit reconstruire des liens avec les élèves. L’enseignant va, par exemple, rappeler aux élèves leur besoin accru en énergie durant leur croissance et établir ainsi le lien entre aliments, digestion, catabolisme cellulaire, énergie, synthèse protéique et de là, duplication du matériel génétique. Outre le fait que cette démarche permet de raviver les connaissances de façon spiralaire chez les élèves, elle permet également d’amener ceux-ci à réfléchir sur le fait que générer deux nouvelles cellules au départ d’une seule cellule, identiques entre elles et à la cellule originelle (mitose), implique nécessairement que cette multiplication préalable du matériel constitutif de cette cellule originelle soit opérée de façon rigoureuse et très précise. Une approche historique concernant la mise en évidence du phénomène peut y mener. La mitose doit être considérée comme une division en ce sens qu’elle entraine un partage, une répartition, une distribution, mais aussi comme une multiplication vu qu’il y a accroissement, augmentation. L’expliciter aux élèves est donc primordial.

2. Approche étymologique et/ou épistémologique (Pourquoi)

9Afin que les élèves puissent, tels des scientifiques, émettre une hypothèse concernant la multiplication préalable du matériel cellulaire, une démarche à privilégier est bien de se référer à la façon dont les scientifiques de l’époque ont étudié le phénomène : que signifie mitose ? Comment ce phénomène a-t-il été mis en évidence ?

10Un site particulièrement bien conçu aborde ces questions : http://www.medecine.unige.ch/​enseignement/​dnaftb/​ ; en voici un extrait choisi :

En 1882, Walther Flemming publie une étude qui fait autorité sur le processus cellulaire de la mitose.
WALTHER FLEMMING (1843-1905)
Walther Flemming naît à Sachsenberg, Mecklenburg, actuellement en Allemagne. Il est médecin militaire pendant la guerre Franco-Prussienne. W. Flemming est nommé à l’Université de Prague (1873 - 1876), puis à l’Université de Kiel (1876-1901).
Walther Flemming est l’un des premiers à consacrer son temps à la cytologie, l’étude des chromosomes. La division cellulaire avait déjà été décrite en 1842 par Carl Nägeli, qui croyait que c’était une anomalie. W. Flemming est le premier à décrire en détail les mouvements des chromosomes dans le processus de la mitose. En 1879 il utilise des colorants à l’aniline (un dérivé du goudron de charbon) pour colorer des cellules d’embryon de salamandre. Il parvient à visualiser le matériel filamenteux pendant que les cellules se divisent. Il décrit tout le processus dans son livre Zell-substanz, Kern und Zellteilung (Substance cellulaire, Noyau et Division Cellulaire) publié en 1882. Une grande partie de nos connaissances actuelles sur la mitose découle des observations de W. Flemming. Il remarque que les chromosomes sont doublés quand ils apparaissent à la prophase, et résout ainsi le problème de la répartition des chromosomes entre la cellule mère et les cellules filles. Cela sera important pour les travaux ultérieurs sur la méiose et la théorie chromosomique de l’hérédité.

3. Approche systémique décontextualisée : du macroscopique au microscopique au modèle ; aller et retour (Comment)

11Une fois le problème posé, le contexte historique décrit, l’enseignant peut alors aborder avec ses élèves le mécanisme en lui-même avec les méthodes expérimentales actuelles dont on dispose pour observer le phénomène. Dans ce cas, il est très facile d’amener les élèves à mener une démarche d’investigation : l’idéal est de partir du macroscopique (observation de l’allongement des radicelles des bulbes de jacinthe), de réaliser des coupes longitudinales dans ces radicelles et de les observer, après coloration, au microscope optique. Ce passage du macroscopique au microscopique n’est pas toujours réalisable expérimentalement, mais il est alors indispensable que l’enseignant le fasse virtuellement dès qu’il en a la possibilité. Le passage à la modélisation nécessite de la part des élèves de faire preuve d’abstraction, ce qui n’est pas évident pour des élèves de 14-15 ans. Pour ce faire, une interprétation collective à la lumière de ce que Flemming a observé et des animations utilisées en guise d’accroche leur permettra d’interpréter plus facilement leurs observations et de les faire corroborer avec les phases décrites artificiellement par les biologistes. Insister sur le fait que le modèle actuel qui est décrit puisse évoluer en fonction des nouvelles découvertes, technologies et connaissances scientifiques à venir est un autre point sur lequel l’enseignant en sciences doit attirer l’attention de ses élèves.

Fig. 1 – Illustration du passage du macroscopique au microscopique : d’une radicelle de bulbe de jacinthe à sa coupe longitudinale

Du macroscopique au microscopique au modèle

Du macroscopique au microscopique au modèle

Fig. 2 – Schématisation des phases d’une mitose animale

4. Approche intégrative : restructuration et recontextualisation

12Ce n’est que lorsque les élèves sont amenés à communiquer leurs acquis que l’enseignant peut prendre conscience de l’efficacité de son enseignement. La phase de restructuration se doit donc de vérifier si les objectifs ont été atteints. Si l’élève est capable de répondre aux questions-problème initiales en s’aidant de ce qu’il a appris durant la séquence et s’il est capable de transférer ses nouveaux acquis dans une nouvelle situation, l’objectif est très probablement atteint. Une approche intégrative intéressante est la construction de cartes conceptuelles qui permet de voir si l’élève réalise bien les liens entre les concepts vus. En voici un exemple réalisé par Michel Forest, professeur au Cegep de Sainte Foy à Québec : http://cours.cegepst-jerome.qc.ca/​101-902-m.f/​bio902/​Cellules/​Kcellule.htm

Fig. 3 – Carte conceptuelle réalisée par Michel Forest, professeur au Cegeb de Sainte-Foy à Québec

13L’intérêt des cartes conceptuelles réside dans le fait qu’elles peuvent être exploitées et/ou complexifiées au fur et à mesure des apprentissages ; dans ce cas-ci, par exemple, lorsque la méiose sera abordée, les cartes permettront une comparaison plus aisée des phénomènes de par leur côté synthétique. L’approche spiralaire peut se poursuivre…

14Si l’enseignement de la division ou multiplication cellulaire par les enseignants de biologie peut leur apparaitre difficile, il le sera à fortiori pour les non-spécialistes. Une approche historico-épistémologique peut alors se révéler non seulement attrayante tant pour les élèves que les enseignants ; mais surtout elle permet à tous de mieux percevoir l’évolution des idées, des concepts introduits et, donc, de mieux les apprendre et les enseigner. Les outils didactiques présentés, comme les modèles et surtout les cartes conceptuelles, peuvent se révéler comme autant d’éléments permettant de conceptualiser un phénomène qui autrement ne resterait que décrit…

Notes

1 Bernié, J.-P. (2002). L’approche des pratiques langagières scolaires à travers la notion de « communauté discursive » : un apport à la didactique comparée ? In A. Mercier, M.-L. Schubauer-Leoni, G. Sensevy (dir.), Vers une didactique comparée – Revue française de pédagogie, 141, pp. 77-88.

Table des illustrations

URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/2153/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 41k
Légende Fig. 1 – Illustration du passage du macroscopique au microscopique : d’une radicelle de bulbe de jacinthe à sa coupe longitudinale
URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/2153/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 128k
Titre Du macroscopique au microscopique au modèle
Légende Fig. 2 – Schématisation des phases d’une mitose animale
URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/2153/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 98k
Légende Fig. 3 – Carte conceptuelle réalisée par Michel Forest, professeur au Cegeb de Sainte-Foy à Québec
URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/2153/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 205k

© Presses universitaires de Louvain, 2012

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