vendredi 26 janvier 2018

La réussite scolaire : génétique ou culturelle ? Des données pour discuter l'interaction gène-environnement


La réussite scolaire : génétique ou culturelle ? Des données pour discuter l'interaction gène-environnement

La réussite scolaire est fortement corrélée au niveau d'éducation des parents. Le débat sur les causes de cette inégalité est fortement teinté idéologiquement. D'un coté on met en évidence le milieu socio-économique comme facteur explicatif principal et on évoquera des déterminants sociaux, de l'autre on évoquera les capacités propres de l'individu, sa responsabilité individuelle et on cherchera des déterminants génétiques.  Le généticien Albert Jacquard disait que l'intelligence est 100% génétique et 100% culturelle - signifiant par là qu'on ne peut pas dissocier ces effets.  Sans vouloir réduire la réussite scolaire à l'intelligence ni l'intelligence à la réussite scolaire (ce qui serait plus grave !), ni prétendre qu'il y aurait une mesure unique fiable et générale de l'intelligence en la mesurant par la réussite scolaire, cette boutade révèle les limites d'une pensée qui sépare culture et nature biologique.  Des résultats récents le confirment et le quantifient.

Tremplin-Recherche… me croire ou aller vérifier à la source ?

Tremplins-recherche vous encourage à consulter l'original car il est facile de prédire que les médias se feront un plaisir d'interpréter cette recherche dans le sens de leurs propres idées et idéologies.  Gageons que cela sera réduit à une conclusion sensationnaliste et définitive et que le contexte et les méthodes seront ignorés.
Pour une fois ce tremplin suit de près l'actualité !
Ne me croyez pas ... allez vérifier (Kong, A., et al., 2018) (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).

La réussite scolaire n'est pas simplement génétique OU culturelle !

Une étude publiée le 26 janvier dans Science (Kong, A., et al., 2018), joliment intitulée " The nature of nurture" quantifie les effets de ces interactions entre gènes (nature) - et culture / éducation (nurture).
Disposant de données génomiques et de réussite scolaires sur une très large part de la population Islandaise, ils ont effectué une étude GWAS qui corrèle les variations d'un facteur (réussite scolaire EA en anglais) avec les variations (SNP) le long du génome, pour 21'637 personnes (nées entre 1940 et 1983) dont ils ont le génome et celui d'au moins un parent.  Ils ont d'abord trouvé qu'un ensemble de variations du génome influence (ou du moins corrèle avec) la réussite scolaire. Mais ce n'est pas là qu'est la surprise.

Des effets de l'allèle non transmis ?

Disposant d'un génome parental au moins pour ces 21,637 personnes, les chercheurs ont pu mettre en évidence une corrélation forte avec des variations sur les allèles non-transmis depuis les parents !
On se souvient que la fécondation réunit une moitié du génome de chacun des parents, et donc pour chaque caractère génétique, un allèle de chacun des parents n'est PAS transmis.
Or ces allèles non-transmis corrèlent aussi avec la réussite scolaire - certes moins que ceux transmis dans le génome, mais de manière forte et significative : " an estimated effect on the educational attainment (EA) of the proband that is 29.9% (P = 1.6 × 10−14)".  (Kong, A., et al., 2018),

Le fait qu'un allèle non-transmis puisse avoir un effet peut surprendre. On explique en général aux élèves - avec le modèle "de Mendel" - que seuls les gènes transmis influencent le phénotype.  On sous-entend souvent que cela seul détermine ce qu'est l'individu.
Or les chercheurs montrent bien que cet effet existe  :
"A sequence variant that affects the phenotype of an individual is also likely to affect the parent from whom it was inherited (Fig. 1A). For some phenotypes, the state of a parent can influence the state of its child. This gives rise to a situation in which a child's phenotype is influenced not only by the transmitted paternal and maternal alleles (TP and TM) (Fig. 1A) but also by the alleles that were not transmitted (NTP and NTM). A good example is educational attainment (EA) (5, 6): The EA of parents provides an environmental effect for children, but one that has a genetic component (7, 8). We call this phenomenon "genetic nurture."  (Kong, A., et al., 2018)

https://d2ufo47lrtsv5s.cloudfront.net/content/sci/359/6374/424/F1.large.jpg?width=800&height=600&carousel=1

une image vaut mille mots ... mais peut être interprétée          de mille manières
Fig 1: Les gènes des parents même non transmis influencent leur éducation et leur culture et ont des effets sur les enfants - qui ont pu être mesurés [img]. Source : (Kong, A., et al., 2018)

Les effets génétiques sur le milieu, la culture, ... ?

Même lorsqu'on souligne l'influence sociale et éducative pour nuancer le génome, on sous-entend aussi que l'effet des gènes des parents se limite à ce qu'il y avait dans le zygote fraichement fécondé. Le reste est souvent considéré comme culturel, éducatif, social (nurture dit Kong).
Ce que cette étude montre - et quantifie - c'est que le génome des parents  - même les gènes ou autres séquences qui ne sont pas transmises - influencent la réussite scolaire. Donc il y a une influence génétique dans l'environnement culturel, éducatif, social. Et cet effet est considérable. 
Genetic variants in parents may affect the fitness of their offspring, even if the child does not carry the allele. This indirect effect is referred to as "genetic nurture." Kong et al. used data from genome-wide association studies of educational attainment to construct polygenic scores for parents that only considered the nontransmitted alleles (see the Perspective by Koellinger and Harden, 2018). The findings suggest that genetic nurture is ultimately due to genetic variation in the population and is mediated by the environment that parents create for their children.  Zahn, L. M. (2018. ici)
En d'autres termes il y a une composante génétique de la transmission culturelle !  Donc l'effet des gènes sur la culture que transmettent les parents à leur enfant et qui influence la réussite scolaire.
C'est un peu paradoxal et remet en question cette séparation culture-nature : on ne peut plus penser de manière simpliste une séparation de ce qui serait "génétique" ou social. Désolé pour les idéologies... même celles avec lesquelles j'avais de l'affinité :-(

Comment le phénotype du parent influence-t-il le succès scolaire ?

Les auteurs  ne  développent guère - évidemment - comment ces gènes auraient influencé le phénotype des parents.
"This indicates that the EA of the parent is an important part of the parental phenotypes (Y in Fig. 1A) through which genetic nurture operates, but it is far from all of it. The EA polygenic score is likely associated with intelligence, conscientiousness, and future planning. Parents with a high score enhance the nurturing of their offspring through many behaviors, not exclusively through their own EA." (Kong, A., et al., 2018)
Ils expliquent que ces gènes de genetic nurture peuvent avoir influencé la manière dont le parent a construit un environnement éducatif: ils évoquent l'intelligence, l'application, la planification.  Est-ce que ces variants interviennent dans la persévérance, l'implication des parents qui aurait influencé le succès scolaire de leurs enfants ? Le rapport au savoir des parents qui à pu donner du sens aux apprentissages des enfants ? Difficile d'extrapoler ! Pour l'intelligence, on sait combien la question est délicate - nous n'ouvrirons pas le débat ici...
En tous cas le déterminisme simpliste (génétique ou social) est encore plus difficile à défendre.
Gageons que cette étude stimulera d'autres études et des réanalyses de données existantes qui pourront apporter de nouvelles réponses à certaines des questions qui hantent le monde éducatif.
Est-ce que ce double effet des variants explique la difficulté à réduire ces injustices sociales dans l'éducation ?
Est-ce que ces variants chez les enseignants ont un effet ?
Quelles conséquences sur les pédagogies ?
Quelles conséquences sur les rapports parents-école  ?

Et en français ?

  • La réussite scolaire dépend de l'environnement social et génétique :  rts.ch/

Des études GWAS à remettre en question ?

Kong discute dans un Podcast (cf ici vers le milieu) en quoi leur étude remet en question les études GWAS - qui ne corrèlent que le génome étudié (et non celui des parents) avec les effets recherchés ( ici éducatifs). Il estime que cela ne change pas les chiffres, mais leur interprétation : On doit maintenant distinguer les effets génétiques directs ( les allèles transmis) et les effets de ces mêmes gènes sur l'environnement, la genetic nurture
Les mêmes allèles peuvent ainsi influencer plusieurs fois (leur effet direct par le génome et leur effet indirect sur les parents qui impacte le milieu éducatif et familial : il estime que si l'effet indirect est d'environ 30% il s'y ajoute l'effet direct de ces gènes. Finalement l'effet cumulé de ces variations est de 1.3 au carré donc 69 % !  Voire plus si on prend en compte l'effet des frères et sœurs, oncles et tantes, etc.
"Our analyses implicitly assume that direct genetic effects and genetic nurturing effects are additive, but interactive effects could certainly exist and further complicate the interpretation of observed effects. Moreover, alleles other than those in the parents can also have an effect; for example, the genetic makeup of the population of the probands could also be an important environmental contributor to their phenotypes." (Kong, A., et al., 2018)
On ne peut plus conclure (dans les GWAS) qu'un variant ou un ensemble de variations génétiques influencent xxx (ici  les effets éducatifs) sans envisager les effets culturels de ces mêmes gènes que ces études ne dissèque pas.

(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).

Sources

Remerciements :

Laura Weiss pour une relecture et des commentaires précieux. Bruno Strasser pour des éclairages stimulants. Laurent Zahnd pour avoir indiqué le site de la RTS et permis de découvrir cette étude.

dimanche 14 janvier 2018

La science comme démarche de rigueur critique à enseigner et les scientifiques ... humains parfois imparfaits


Enseigner que la science est pratiquée par des gens imparfaits ou équiper les élèves d'outils rigoureux pour comprendre le monde ?

La publication précédente: Dix femmes ou hommes qui ont compté en 2017 selon la revue Nature a suscité des réactions.... L'inclusion d'un climatosceptique qui démantèle l'agence pour l'environnement a pu surprendre... nature a choisi de ne pas tomber dans le négationnisme du négationnisme. Par ailleurs, la référence à Jennifer Byrne, qui traque les erreurs et les faux dans les articles scientifiques a fait réagir Didier Perret, du Chimiscope : les Geneva Chemistry and Biochemistry Days 2018 18-19 janvier, invitent des chercheurs renommés que les enseignants de science apprécieront ! 
Ben Feringa, Prof. (Prix Nobel en chimie 2016); Rijksuniversiteit Groningen (NL)
Laura Gagliardi, Prof.; University of Minnesota (USA)
Bruno Lemaitre, Prof.; École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH)
Luis Liz-Marzán, Prof.; CIC biomaGUNE, San Sebastian (E)

Il se trouve que Bruno Lemaitre est un chercheur de renom, mais aussi l'auteur d'un texte sur l'importance de l'ego dans les carrières scientifiques. C'est évidemment en tant que chercheur qu'il fera son exposé ouvert au public, précise Didier Perret. Mais la question revient encore : quelle science présenter aux élèves ? Une science idéalisée, ou une science qui est parfois approximative, influencée par les lobbys et les valeurs et les ego des chercheurs.

Dans le contexte scolaire, le débat gagnera en clarté si on résout deux confusions : a) la confusion entre la recherche et ses applications, b) la confusion entre la démarche scientifique (une démarche rigoureuse de validation critique au degré de certitude délimité) et les humains qui font la recherche (imparfaits, influencés par la société, susceptibles de tous les travers de notre espèce).

La science... ne confondons pas une démarche qui rend libre et les humains imparfaits qui la font, ou ses applications dangereuses parfois.

La science était autrefois perçue comme une référence indiscutable. Quand quelque chose était "scientifiquement prouvé" le public l'acceptait le plus souvent. Des évènements comme Seveso, la mort des forêts, la vache folle, le sang contaminé, Fukushima, ont probablement contribué à une la perte de confiance du public. La science n'est plus une référence idéologiquement forte elle est devenue parfois suspecte.  

Dans le contexte scolaire, le débat gagnera en clarté si on résout deux confusions : la confusion entre la recherche et ses applications, la confusion entre la démarche scientifique (une démarche rigoureuse de validation critique au degré de certitude délimité et maîtrisé) et les humains qui font la recherche (imparfaits, susceptibles des travers de l'humanité).
Il ne faudrait pas jeter le bébé avec l'eau du bain : si des humains ont commis des erreurs, des faiblesses voire des malversations en prétendant faire de la science, si certains ont pris des décisions dangereuses en se prévalant de la science, cela ne signifie pas qu'apprendre aux élèves une démarche idéalisée n'a plus de sens. Les aider à développer un outil de pensée citoyenne qui libère et leur donne de la force pour comprendre, prédire et décider dans un monde complexe, est d'autant plus utile que c'est l'esprit critique propre à la science qui permet de débusquer les tricheurs et les conflits d'intérêts.  Qu'ils acquièrent le réflexe de demander  " sur la base de quoi vous dites ça ? Comment ont été établies vos données ..? Vos données confirment-elles vos affirmations ... ? " c'est leur donner la force contre les "vérités alternatives".

La confusion entre le processus de la recherche et le processus de son application; ingénierie, médecine, médias 

Dans le cas du sang contaminé ce sont ceux qui ont traduit les résultats de la recherche scientifique en consignes médicales forcément tranchées, qui puissent être appliquées sans hésitations, qui ont failli, pour des raisons diverses. Le contraste entre la recherche et la traduction en consignes simples est flagrant : d'un coté des publications avec leur degré d'incertitude, les débats et la discussion prudente de leurs limites, de l'autre des décisions claires sur les tests à faire, les personnes contre-indiquées pour le don, etc..
D'un côté des affirmations prudentes de cette forme  :  nos résultats sont compatibles avec l'hypothèse que la pollution de l'air contribue à l'accroissement du taux d'arbres atteints dans les forêts suisses  de l'autre des articles sensationnalistes s'y réfèrent avec des titres du genre la mort des forêts est bien causée par le trafic routier !
Les journalistes arguent que le lecteur ne peut pas entrer dans le détail et veut des résultats simples. Probablement aussi que les propos sensationnalistes - surtout s'ils font réagir les pro et les anti - font vendre…

Le problème de la pensée simpliste?

On comprend que les politiciens, les autorités sanitaires, les médecins ont besoin de transformer ces nuances en décisions, forcément tranchées.  Lorsque ces décisions sont mauvaises le processus qui transforme la science en décisions est à repenser.
En filigrane rôde la pensée simpliste … que les choses peuvent être simplement vraies ou fausses.  Alors que le monde est complexe.
"Le plus grand péché intellectuel que nous, les éducateurs, commettons est de simplifier à l'extrême la plupart des idées que nous enseignons afin de les rendre plus facilement transmissibles aux apprenants. En plus de retirer les idées de leurs contextes naturels pour l'enseignement, nous dépouillons également les idées de leurs repères et de l'information contextuels et distillons les idée dans leur forme «la plus simple» afin que les élèves les apprennent plus facilement. Mais qu'apprennent-ils? Que la connaissance est séparée de la réalité et le monde est prévisible et simple. Mais le monde n'est pas fiable et simple, et les idées reposent sur les contextes dans lesquels elles se produisent" Jonassen, D. H. (2003). p.8 trad. personnelle

La confusion entre un processus de validation et les gens qui font de la science ... humainement

La deuxième confusion est entre ce processus de la science et les gens qui font la recherche : des humains, parfois rigoureux, parfois véreux, parfois emportés par leur enthousiasme, parfois fatigués, parfois aveuglés par leurs idéologies écologistes (ici), ou secrètement payés par l'industrie du tabac (affaire Rylander) ...  C'est justement parce qu'ils n'ont pas pratiqué cette démarche rigoureuse de validation qu'ils ont publié des résultats biaisés. Sans vouloir analyser ces faiblesses (Latour, B., & Gille, D. (2001), il me semble que ce n'est pas la science comme démarche intellectuelle qui est en cause, c'est le  constat que les humains ne l'appliquent pas toujours …   Ce texte ne veut pas discuter de la manière dont les humains font la recherche, mais rapporté au contexte pédagogique  défendre l'idée qu'enseigner  la démarche rigoureuse et critique de la science idéale est très important. Surtout pour ceux qui ne deviendront pas chercheurs mais citoyens, électeurs, consommateurs et même si les scientifiques ne la pratiquent pas toujours. 

Dans la publication précédente(ici) Jennifer Byrne a pourchassé des pratiques qui n'étaient pas rigoureuses, pas scientifiques en somme. C'est en appliquant cette rigueur de démarche scientifique critique qu'elle les a débusqués.  Donner aux élèves de cette compétence c'est leur donner de la force d'être acteur critique dans monde complexe plutôt que victime passive et outrée d'un monde pourri.

Cette publication a suscité une réaction de Didier Perret, du Chimiscope : 
Il  recommande la lecture de "An essay on science and narcisism – How do high-ego personalities drive research in life science" (Bruno Lemaitre; 2016) . C'est un excellent coup de fouet pour se rappeler que ceux qui pratiquent la science ne sont malheureusement pas toujours uniquement à la recherche d'idéaux utopiques et nobles et que la recherche  s'organise parfois selon des règles dictées, intentionnellement ou non, par un petit nombre de scientifiques dont l'égo n'a d'égal que la notoriété qu'ils recherchent, au détriment de la communauté scientifique et souvent de la Science.

Justement, la section de Chimie et Biochmie a invité Bruno Lemaitre aux Geneva Chemistry and Biochemistry Days 2018, où il ne nous parlera pas de narcissisme, mais de sa recherche honnête et humble en immunologie.

Geneva Chemistry & Biochemistry Days 2018

18.01.2018 09:00 – 19.01.2018 12:00
4 orateurs de renom international, dont Ben Feringa, Prix Nobel en chimie 2016, et 15 doctorants en fin de thèse présentent l'avancement et les perspectives de la recherche en chimie et en biochimie.

Événement ouvert au grand public, sans inscription.

Intervenants

Ben Feringa, Prof. (Prix Nobel en chimie 2016); Rijksuniversiteit Groningen (NL)
Laura Gagliardi, Prof.; University of Minnesota (USA)
Bruno Lemaitre, Prof.; École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH)
Luis Liz-Marzán, Prof.; CIC biomaGUNE, San Sebastian (E)
+ 15 doctorants de la Section de chimie et biochime
Lieu  Bâtiment: Sciences II Auditoire J.-C. Galissard de Marignac, A300

1.79 MB


Références

  • Jonassen, D. H. (2003). Learning to Solve Problems with Technology: A Constructivist Perspective. Upper Saddle River NJ USA: Merrill Prentice Hall.

  • Latour, B., & Gille, D. (2001). L'espoir de Pandore: pour une version réaliste de l'activité scientifique: La Découverte, Paris.

  • Schiermeier, Quirin. (2017). Investigation finds Swedish scientists committed scientific misconduct. Consulté 12 janvier 2018, à l'adresse https://www.nature.com/articles/d41586-017-08321-2

vendredi 12 janvier 2018

Dix personnes qui ont compté en 2017 selon la revue Nature

Dix femmes ou hommes qui ont compté en 2017 selon la revue Nature

Ils ont choisi Jennifer Byrne, qui traque les articles avec des erreurs, des négligences et parfois des fraudes,  en analysant les séquences d'ADN fournies.
    On peut s'indigner de ces scientifiques véreux, on peut applaudir son travail et relever que c'est grâce à l'exigence des journaux scientifiques de fournir les séquences concernées dans des bases librement accessibles que son travail de détective est possible. D'autres domaines académiques n'ont pas encore l'exigence de fournir leurs données, et on rêve d'en demander autant aux politiciens, aux divers lobbys, …

Ils ont sélectionné Pan Jianwei  qui a réussi à établir la téléportation quantique entre un photon sur terre et un autre dans un satellite à 1400km. Il explose ainsi les records établis notamment à Genève par l'équipe du prof. Nicols Gisin
         Téléportation quantique à des fréquences télécom sur plus de 25 kilomètres !

Ils ont mis en évidence Emily Whitehead, une enfant de 12 ans dont le témoignage de l'efficacité des immunothérapies CAR-T contre certains cancers a contribué à autoriser ces thérapies.
Nature Outlook fait un dossier sur les " chimaeric antigen receptor (CAR) T-cell treatments, in which a person's immune cells are re-engineered to attack cancers" :
Bender, E. (2017). Nature Outlook, Cancer immunotherapy. article.pdf

Ils ont aussi repéré David Liu qui a mis au point une méthode qui va plus loin que CRISPR/Cas9 pour corriger ( pas couper et remplacer) une base dans une séquence d'ADN. Potentiellement corriger des maladies génétiques.
Une News de Nature décrit sa méthode dans le cas de la β-thalassaemie:
        Cyranoski, D. (2017). Chinese scientists fix genetic disorder in cloned human embryos. Nature News, 550(7674), 15. https://doi.org/10.1038/nature.2017.22694

Tremplin-Rercherche

Cet article ne tente pas de simplifier encore une fois ce qui est déjà remarquablement traité par des experts dans Nature, il sélectionne ce qui peut intéresser les enseignants de science et constitue un Tremplin pour vous vers la recherche. Il tente de vous donner envie et vous encourage à aller vers l'authentique recherche.  (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).
Il sait que les enseignants sont les plus compétents pour adapter et transposer au contexte spécifique de leurs élèves leurs classes leurs programmes. 
Un extrait de l'article authentique.

Nature's 10

Ten people who mattered this year. : Nature's 10

    • David Liu  -> Gene corrector  David Liu
    • Marica Branchesi  -> (fusionneuse) Merger maker  Marica Branchesi
    • Emily Whitehead  -> (Témoin vivante) Living testimonial  Emily Whitehead
    • Scott Pruitt  -> (Démanteleur d'agence) Agency dismantler  Scott Pruitt
    • Pan Jianwei  -> (Père quantique) Father of quantum  Pan Jianwei
    • Jennifer Byrne  -> (Détective d'erreurs) Error sleuth  Jennifer Byrne
    • Lassina Zerbo  -> (vérificateur de non-proliferation) Test-ban tracker  Lassina Zerbo
    • Víctor Cruz-Atienza  -> (chasseur de tremblements de terre) Quake chaser  Víctor Cruz-Atieza
    • Ann Olivarius  -> (défenseresse de la cause féminine) Legal champion  Ann Olivarius
  1. Ones to watch 2018
    • About Nature's 10

(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles).

L'article original est ici :

lundi 1 janvier 2018

Voeux-tremplins 2018 : la saveur des savoirs - anticorps contre les vérités alternatives ?


Experiment@l-Tremplins et Bio-Tremplins vous souhaitent une belle année 2018.

Fig 1: IgG, La formation à l'impression 3D  PO-422 - La protéine en volume et en relief  ne concernera que l'immunoglobuline, pas les douceurs en chocolat ...  [img]. Source : F.Lombard 

Que Bio-Tremplins et Expériment@l-tremplins vous aident à développer en 2018 des anticorps cognitifs pour mettre en perspective les médias trop souvent sensationnalistes, et démasquer les "vérités alternatives"  et goûter la "saveur des savoirs "
Et la partager avec les élèves. C'est aussi leur donner la force de juger par eux-mêmes, développer l'esprit critique qui est fondamentale en science (la science idéale que nous cherchons à leur apprendre, pas forcément celle - imparfaite – qui est parfois pratiquée.



Quant aux émotions il est clair que l'un des plus grands facteurs de motivation et ce sentiment d'illuminations qui se produit lorsqu'on comprend un nouveau concept
Le cerveau réagit très bien cette sensation.  L'école devrait faire en sorte que les enfants découvrent très jeune le plaisir de comprendre ce rendant  compte qu'apprend est une expérience très agréable. della Chiesa, Bruno, (2007)

Un exemple : les protéines en volume et en relief. Application des imprimantes 3D en classe

Alors que les imprimantes 3D se généralisent l'usage en classe de chimie ou de biologie de modèles que les élèves peuvent manipuler afin de mieux comprendre, de belles opportunités pour résoudre des difficultés classiques des élèves s'ouvrent.  Il reste quelques places pour la formation PO-422 - La protéine en volume et en relief



Fig 1: faire explorer aux élèves le modèle "clé-serrure" ou les interactions ARNt - ADN est une possibilité désormais aisée 
Un modèle physique manipulable  par les élèves ouvre bien plus de potentialités pédagogiques qu'une image projetée par l'enseignant-e
[img]. Source :
Julien Dacosta / F.Lombard

Ce que vous pourrez explorer, saurez préparer, pourrez emporter ...

Chaque participant pourra emporter  une protéine, saura trouver les authentiques structures, les convertir pour aller vers une imprimante 3-D.


Fig 3:  Un  ARNt  (Ok c'est pas une protéine...:-)  l'hémoglobine (2 groupes hème visibles)  [img]. Source : Julien Dacosta / F.Lombard

S'imprimer des molécules en volume (3D), et les utiliser en classe :  une formation continue !

Les modèles tangibles (anatomiques comme l'oeil, le coeur, les crânes, etc.) ont toujours fait partie de l'éventail des ressources en classe.
Se créer presque facilement ses propres modèles pour la classe - protéines ou acides nucléiques par exemple - devient progressivement une réalité.
Récemment les imprimantes 3D sont devenues presque abordables et moins difficiles à utiliser efficacement. Plusieurs enseignants ont fait le pas et certaines écoles se sont équipées.

Une formation continue sur les protéines en relief et en volume est proposée le mercredi 21 mars 2018 après-midi, avec M.-C. Blatter, expert en banques de  données (SIB), Daniel Schneider et Stéphane Morand, experts en impression 3D (TECFA) et François Lombard, (Collège Calvin, IUFE, TECFA),.
Au cours de cette après-midi vous apprendrez à sélectionner une protéine ou un ARN, à trouver sa structure 3D dans une banque de données, à la visualiser à l'écran, à la convertir en format pour impression 3D. Vous verrez le processus d'impression d'une ou deux vous recevrez une structure  3D à emporter. Vous emporterez votre sélection de molécule 3D sur une clé USB pour aller l'imprimer.
Inscrivez-vous ici : PO-422 - La protéine en volume et en relief mercredi 21 mars 2018 après-midi

Sources :

  • Della Chiesa, B. (2007). Comprendre le cerveau: naissance d'une science de l'apprentissage: Organisation de coopération et de développement économiques.

vendredi 22 décembre 2017

Semaines d'étude Chimie & Matériaux ou Biologie & Médecine pour les filles aussi !

Semaines d'étude avec d'autres jeunes : inoubliable !

On sait que nos élèves se font des représentations à propos de la science autant et peut-être même plus avec les médias, donc ailleurs qu'en classe...  (Fenichel, M., & Schweingruber, H. A. (2010). Les images qu'ils se font des carrières et métiers en science sont fortement influencées par les personnes qu'ils rencontrent aux âges décisifs du secondaire. Ce n'est pas anodin dans le cadre du projet MSN qui veut encourager, notamment pour les filles, les carrières scientifiques.
Aider ces cerveaux curieux et en épanouissement - quel que soit leur genre - à voir des gens passionnés et passionnants à qui s'identifier peut les aider à oser s'imaginer dans ces rôles...
Avec de nombreuses initiatives comme le projet Athena de l'UniGE, les DjanGogirls du CERN, La Science Appelle les Jeunes offre des semaines d'étude.  Ce sont de magnifiques opportunités de rencontres, de découvertes, qui peuvent révéler des passions et ouvrir des carrières ... alors que les inscriptions à l'uni sont dans quelques mois pour certains … Il est peut.être pertinent de leur en parler ?

Semaines d'études ?

Le principe des semaines d'études est de permettre aux participants de travailler au sein d'une petite équipe afin de mener à bien un projet encadré par des collaborateurs des universités partenaires qui accueilleront les étudiants. L'accent est également mis sur la création d'un réseau et de contacts afin de faciliter leur entrée sur le marché du travail, élément essentiel à l'heure d'aujourd'hui. De plus, la participation à nos semaines d'études permet aux étudiants de se faire une idée précise de ce que représente le travail de recherche au sein d'un laboratoire, de se familiariser avec les méthodes de présentation de résultats mais également d'être confrontés directement et activement à l'anglais, langue utilisée pour la recherche académique et industrielle.

Encore des places libres

Il  reste encore des places libres pour la chimie & sciences des matériaux ainsi que pour la biologie & médecine


  • Semaine d'étude biologie & médecine :  du 18 au 24 mars 2018 Les étudiants du secondaires II ainsi que des écoles professionnelles étant intéressés par la thématique « Biologie et Médecine » peuvent s'inscrire pour cette semaine d'étude depuis notre site internet. Cette semaine leur offrira une occasion unique de développer et d'élargir leurs connaissances théoriques et pratiques en biologie et médecine et ce dans un environnement extra-scolaire.
  • Semaine d'étude | Biologie et médecine 2018

  •  Semaine d'étude en chimie et sciences des matériaux qui se déroulera du 5 au 9 février 2018.
    Parmi les 3 domaines proposés (chimie synthétique, chimie analytique et sciences des matériaux), les participants auront l'opportunité unique de travailler sur un projet et d'évoluer pour la première fois au sein d'une université ou d'une compagnie pharmaceutique encadrés par des professionnels. Cette semaine d'étude permet aux participants de mettre en pratique leurs connaissances, d'en acquérir de nouvelles et de nouer des contacts avec des jeunes partageant leurs intérêts.
    Il n'est pas nécessaire d'avoir de larges connaissances préalables pour participer à la semaine. L'offre s'adresse avant tout à des jeunes intéressés par la chimie et la science des matériaux qui aimeraient entrer en contact avec ce domaine de recherche fascinant. 
  • Semaine d'étude | Chimie et sciences des matériaux 2018

Sources


La plateforme  Expériment@-Tremplins de la faculté des sciences offre aux enseignants de sciences Genevois l'accès à ces articles Comment  Obtenir un article mentionné

samedi 16 décembre 2017

Effets nucléaires des éclairs, ... source de C14 ?

La radio-activité produite par les orages ?

Alors que l'on attribue les causes de la radio-activité aux rayonnements de l'univers et aux réacteurs nucléaires, une étude récente (Enoto, T., et. al., 2017) vient de montrer que les énormes champs électriques dans les nuages d'orage peuvent accélérer des particules suffisamment pour produire des rayons gamma (γ). Ces rayons peuvent produire des réactions nucléaires émettant des neutrons capables de transformer l'isotope 14 de l'Azote en  13N. Cette découverte révèle une nouvelle source naturelle  d'isotopes dans l'atmosphère, dont le carbone 14, qui est largement utilisé dans la datation des objets archéologiques et des œuvres d'art. Quelques réflexions sur l'usage en classe et un projet citoyen (Safecast) de mesures de la radioactivité ambiante sont présentés à la fin de cet article.


Fig 1:  La radioactivité du Carbone 14 est classiquement évoquée, pas toujours expliquée, en rapport avec les rayons  γ provenant de l'univers  [img]. Source :http://www.thecanadianencyclopedia.ca/en/media/7103/

Une confirmation des effets nucléaires des éclairs

Dans une News and Views  de Nature,  Babich, L. A. (2017) rapporte une recherche de Enoto, T., et. al. (2017) : les éclairs et les nuages d'orage sont des accélérateurs de particules naturels. Les avalanches d'électrons relativistes, qui se développent dans les champs électriques à l'intérieur des nuages orageux, émettent des rayonnements γ de type bremsstrahlung (rayonnement de freinage). Ces rayons γ ont été détectés par de nombreux observatoires au sol et dans l'atmosphère ou depuis l'espace. L'énergie des rayons γ est suffisamment élevée pour déclencher des réactions photonucléaires atmosphériques qui produisent des neutrons et finalement des positons par désintégration β + des isotopes radioactifs instables. Notamment 13N, qui est généré par 14N + γ → 13N + n, où γ désigne un photon et  n un neutron. Bien que prévue, cette réaction n'avait jusqu'à présent pas été observée de manière concluante. Les chercheurs publient leurs observations au sol des signaux de neutrons et de positons après la foudre.
https://media.nature.com/w800/magazine-assets/d41586-017-07266-w/d41586-017-07266-w_15233236.jpg
Fig 2 : Les éclairs sont des accélérateurs de particules naturels, ils produisent des réactions nucléaires [img]. Source : Babich, L. A. (2017).


Babich, L. A. (2017)  indique que cette découverte d'Enoto et de ses collègues est importante car elle révèle une source naturelle inconnue d'isotopes dans l'atmosphère, en plus de l'irradiation de la Terre par les rayons cosmiques. Ces isotopes comprennent l'azote 15, le carbone 13 et le carbone 14. Ce dernier est largement utilisé dans la datation des objets archéologiques et des œuvres d'art. En fait, la contribution des orages à l'abondance de carbone 14 de la Terre pourrait être comparable dans certaines régions à celle de l'irradiation cosmique. Des études futures devront vérifier si les orages produisent d'autres isotopes (tels que ceux de l'hydrogène, de l'hélium et du béryllium).

La radioactivité ... un phénomène naturel ???

La radioactivité est probablement associée par le public aux activités humaines - les bombes pour ceux qui ont vécu durant la dernière guerre et la guerre froide, les centrales nucléaires et les accidents de Tchernobyl, Fukushima, Three Mile Island ou Lucens pour d'autres.
La radioactivité peut être traitée en classe à partir des thèmes de l'énergie (nucléaire) cf. par exemple Bächtold, M., Munier, V., Guedj, M., Lerouge, A., & Ranquet, A. (2014)., ou de la relativité (Bächtold, M. (2014) L'équation Elibérée = |Δm|c² dans le programme et les manuels de Première S9).

La constance du carbone 14 résulte de radiations naturelles

La décroissance radioactive du Carbone 14 pour dater des restes archéologiques est classiquement basée sur un taux constant dans l'atmosphère, mais cette constance n'est pas souvent expliquée, (comme l'ont montré Décamp, N., & Viennot, L. 2015), elle est parfois évoqué en rapport avec les rayons  γ provenant de l'univers Cf figure 1.
Cette étude d' Enoto,  et al,  indique qu'une partie importante du C14 serait causé par les orages. Et si leur nombre augmente avec le réchauffement du climat, la constance de ce supplément de flux  γ est en question...
Comme souvent en Science, une réponse apporte de nouvelles questions de recherche !

Une approche citoyenne, des données authentiques en classe ?

L'idée que la radioactivité puisse être naturelle n'apparait probablement pas spontanément chez de nombreux élèves. Et cette publication peut être une façon d'aborder le sujet. Comme souvent la discussion du naturel soulève des questions de responsabilité humaine délicates et risque de polariser des positions environnementalistes ou sceptiques.

Pour fonder la discussion avec des données, on pourrait participer ou profiter d'un projet citoyen (Safecast) qui s'est organisé pour rendre plus aisées le partage des mesures. Parti de Fukushima le projet s'est étendu à de nombreuses autres régions. Ils utilisent un appareil en kit (bGeigieNanoKit/) qui mesure la radioactivité, la position GPS et les enregistre,  ainsi qu'un site pour synthétiser et visualiser sur une carte les mesures de la radioactivité ambiante : (Safecast ).

Fig 3: Mesures Safecast pour le japon. On repère facilement Fukushima [img]. Source : Safecast

On peut y repérer facilement la région de Fukushima, biens sûr mais aussi nos régions - on repère vite l'Auvergne par exemple...
Il y a (encore) peu de données pour la Suisse... vos classes peuvent s'y mettre !


Fig 3: Mesures Safecast pour la région Genève Lausanne Valais  [img] Source : Safecast


Grâce à un appareil  bGeigieNanoKit prêté par un doctorant du CERN (Michael Keller, qui a fait une présentation au séminaire Didactique des Sciences  "Research and Practice in Science Education" sur les mesures de radioactivité) je vais tenter de vérifier si le Valais - très riche en granite - est effectivement  plus radioactif que Genève ? 

Vous pouvez partager vos données mais aussi vos usages en classe. Par exemple en répondant à ce message - vos commentaires seront postés sur la plateforme 
Expériment@l-Tremplins

Sources :

lundi 11 décembre 2017

Seuls dans l’univers ? de belles conférences... comprendre pour être moins seuls face à l'immensité des savoirs ?


Seuls dans l'univers ? CONFÉRENCES 2018

Mercredi : 10 -17-24 -31 janvier 7 février
20h. Entrée libre
Aula du Collège de Saussure
9, Vieux-Chemin-d'Onex, 1213 Petit-Lancy www.culture-rencontre.ch

Des conférences avec des grosses pointures : de belles opportunités pour les élèves ... et pour vous !

La place de l'humain dans l'univers est une question qui passionne beaucoup d'élèves... et sans doute beaucoup d'enseignants.
L'hypothèse que la vie aurait été apportée d'ailleurs, les conditions nécessaires à l'apparition de la vie sur d'autres planètes, l'essence même de la vie, la confirmation de nombreuses planètes hors du système solaire, les projets de recherches d'intelligence extra-terrestre, autant de sujets sur lesquels des recherches récentes apportent de nouvelles réponses et... de nouvelles questions !
Hier encore l'Unige nous annonce que les chasseurs d'exoplanètes disposent désormais d'un nouvel instrument de haute précision, baptisé ESPRESSO, et installé sur le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO au Chili, ce spectrographe à ultra haute résolution, a été mis au point par un consortium dirigé par le professeur Francesco Pepe de l'UNIGE). Il a observé avec succès sa première étoile. ESPRESSO permet de mesurer de minuscules variations de la vitesse des étoiles, révélatrices de la présence d'une planète. C'est la première fois qu'un instrument collecte la lumière des 4 télescopes de 8 mètres du VLT, soit l'équivalent d'un engin de 16 mètres de diamètre.

Astronomie, philosophie, génétique de l'évolution... comment suivre !

Ces nouvelles innombrables sont passionnantes mais parfois difficile à synthétiser et mettre en perspective... De plus elles sont souvent vulgarisées comme extraordinaires et révolutionnaires (le texte ci-dessus ne fait pas vraiment exception). Alors que la publication scientifique est nuancée et prudente.  Comment faire la part des choses quand on ne peut pas lire des dizaines d'articles chaque mois dans chaque domaine ?  Des spécialistes capables de cette synthèse éclaireront à travers ces conférences notre place dans l'univers depuis plusieurs perspectives : astronomique, philosophique et génétique de l'évolution.

Des publications sélectionnées par les conférenciers pour vous !

Les conférenciers proposent aux abonnés d'Expériment@l-Tremplins et Bio-Tremplins une sélection d'articles - qui sont indiqués sous leurs noms - pour vous préparer et profiter au mieux des conférences. Ou approfondir après. Ou pour ceux qui ne peuvent pas venir...
Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent accéder à ces articles : c'est un  Tremplin vers la Recherche. Comment  Obtenir un article mentionné



Mercredi 10 janvier 2018 à 20 heures
Et si la vie venait d'ailleurs ?
Jan Pawlowski, Professeur, Département de génétique et évolution, Faculté des sciences, UNIGE
L'origine et l'histoire de la vie revues par la génétique et les fossiles. L'explosion du séquençage de l'ADN révèle une immense diversité génétique des organismes vivants. Il confirme aussi par ailleurs l'étonnante unité du vivant. Toutes les formes actuelles de la vie sont construites sur le même modèle génétique et semblent avoir évolué à partir d'un seul ancêtre commun. Qui était-il et quand est-il apparu ? Les plus anciens fossiles trouvés sur Terre correspondent déjà à des organismes évolués sur le plan génétique. Où se sont donc cachés les prédécesseurs de notre ancêtre commun? Venaient-ils d'une autre planète ?

  • Nutman, A. P., Bennett, V. C., Friend, C. R. L., Kranendonk, M. J. V., & Chivas, A. R. (2016). Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures. Nature, 537(7621), 535. https://doi.org/10.1038/nature19355
  • Moissl-Eichinger, C., Cockell, C., & Rettberg, P. (2016). Venturing into new realms? Microorganisms in space. FEMS Microbiology Reviews, 40(5), 722‑737. https://doi.org/10.1093/femsre/fuw015

Mercredi 17 janvier 2018 à 20 heures
La vie dans l'espace : à quelles conditions ?
André Maeder, Professeur, ancien directeur de l'Observatoire astronomique, Faculté des sciences, UNIGE
https://www.payot.ch/blobs/blob.aspx?ref=A356DD2B51347FE53B33175ED048EAD88E60FC57&type=fIl y a environ 2000 milliards de planètes dans notre Galaxie, mais de nombreuses conditions doivent être réunies pour que la vie telle que nous la connaissons y apparaisse et évolue. Dans l'histoire de la Terre, divers phénomènes, tels que le volcanisme ou le bombardement par des astéroïdes, ont aussi bien favorisé la vie que provoqué des extinctions massives. La vie bactérienne est sans doute fréquente et elle pourrait se trouver sur Mars ou Europa. Mais les conditions de développement d'une vie civilisée capable de durer sont encore mal connues. Ferons-nous aussi bien que les dinosaures qui se sont maintenus près de 200 millions d'années ?

  • Maeder, A. (2012). L'unique terre habitée: les conditions pour la vie sur les planètes. Lausanne: Favre.
Mercredi 24 janvier 2018 à 20 heures
Qu'est-ce que la vie ? Les enjeux philosophiques
Marcel Weber, Professeur, Département de philosophie, Faculté des lettres, UNIGE
Nous sommes tous capables de distinguer de manière intuitive entre des êtres vivants et des objets inanimés. Nous disposons donc tous d'un concept du vivant. Mais cette capacité discriminatoire repose sur l'expérience que nous avons des organismes terrestres. Elle ne sera probablement pas suffisante quand il s'agira de reconnaître des formes de vie extraterrestres. Pour être certain d'avoir identifié une forme de vie "alien" il faudrait disposer d'une définition. Or, toutes les tentatives en philosophie et en biologie pour donner une telle définition se sont avérées problématiques. Ces difficultés peuvent justifier un certain scepticisme.

Mercredi 31 janvier 2018 à 20 heures
Les exoplanètes, nouveaux mondes habitables ?
David Ehrenreich, Professeur, Département d'astronomie, Faculté des sciences, UNIGE
À quoi ressemblent les exoplanètes, ces planètes tournant autour d'autres étoiles ? C'est en sondant leurs atmosphères à l'aide des plus puissants instruments au sol et dans l'espace que l'on peut déterminer les conditions qui y règnent et l'on espère ainsi détecter des traces de vie dans les atmosphères d'exoplanètes habitables. Encore faut-il surmonter cette coïncidence cosmique : les planètes qui ressemblent le plus à la Terre sont les plus difficiles à détecter ! Cependant, les instruments disponibles pendant la prochaine décennie encouragent à l'optimisme.

  • Ehrenreich, D., Bourrier, V., Wheatley, P. J., Etangs, A. L. des, Hébrard, G., Udry, S., … Vidal-Madjar, A. (2015). A giant comet-like cloud of hydrogen escaping the warm Neptune-mass exoplanet GJ 436b. Nature, 522(7557), 459. https://doi.org/10.1038/nature14501

Mercredi 7 février 2018 à 20 heures
La quête d'une vie extraterrestre intelligente, une utopie ?
Pierre Bratschi, Docteur, Département d'astronomie, Faculté des sciences, UNIGE
Depuis près de 50 ans, les scientifiques du programme SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) se dédient à la recherche de la vie extraterrestre intelligente à l'écoute des signaux venus de l'espace. Si leur quête paraissait utopique à ses débuts, elle devient de plus en plus réaliste avec la découverte de planètes où la température ambiante permet la présence d'eau liquide, élément indispensable à l'apparition de la vie. Les astronomes sont convaincus que la vie est présente ailleurs que sur Terre, mais restent cependant très prudents quant à affirmer qu'il existe une civilisation intelligente extraterrestre, ce qui ne les empêche pas de la chercher.
Les Grands Soirs [depuis 1998]
Cycles de conférences scientifiques, organisés par (culture&rencontre) en collaboration avec l'Université de Genève. Lieu : Aula du Collège de Saussure - Tram 14, arrêt : les Esserts
Comité : J.-Ch. Aubert, J. Excoffier, J.J. Forney, L. Pizurki, L. Roux, C. Salamun


Les article proposés :

  • Nutman, A. P., Bennett, V. C., Friend, C. R. L., Kranendonk, M. J. V., & Chivas, A. R. (2016). Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures. Nature, 537(7621), 535. https://doi.org/10.1038/nature19355
  • Moissl-Eichinger, C., Cockell, C., & Rettberg, P. (2016). Venturing into new realms? Microorganisms in space. FEMS Microbiology Reviews, 40(5), 722‑737. https://doi.org/10.1093/femsre/fuw015
  • Maeder, A. (2012). L'unique terre habitée: les conditions pour la vie sur les planètes. Lausanne: Favre.
  • Benovsky, J. (2017). Nothing is alive (we only say so). Think, 16(47), 115–125. https://philpapers.org/archive/BENNIA-3.pdf
  • Ehrenreich, D., Bourrier, V., Wheatley, P. J., Etangs, A. L. des, Hébrard, G., Udry, S., … Vidal-Madjar, A. (2015). A giant comet-like cloud of hydrogen escaping the warm Neptune-mass exoplanet GJ 436b. Nature, 522(7557), 459. https://doi.org/10.1038/nature14501
     
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