Des pompons pour mieux comprendre le séquençage de l'ADN publié le 09/02/2022
Modélisation de la méthode de Sanger
Le principe du séquençage mis au point par Frederick Sanger en 1977 est illustré de diverses façons dans tous les nouveaux manuels d’enseignement scientifique de première. Après avoir étudié toutes ces illustrations et passé plusieurs longues minutes à expliquer la méthode en cours magistral, avec le support qui me semblait le plus pertinent, il s’est avéré qu’un nombre non négligeable d’élèves n’avaient finalement pas compris ce qui se passait et étaient incapables de lire une portion d’un gel de séquençage.
J’en ai donc déduit qu’une modélisation pouvait être utile. À priori, quand j’utilise l’activité proposée dans cet article, beaucoup plus d’élèves réussissent l’évaluation de fin de chapitre.
Place de l’activité dans la progression
Nous sommes dans le Thème 1 : La Terre, la vie et l’organisation du vivant, dans la partie : Transmission, variation et expression du patrimoine génétique, et dans le chapitre : l’histoire humaine lue dans son génome.
La méthode de Sanger concerne la biologie moléculaire de l’ADN, je l’aborde donc après avoir travaillé en classe les chapitres majeurs de génétique, c’est à dire :
- La division cellulaire (réplication, PCR, mitose, méiose)
- Les mutations et la variabilité génétique.
- L’expression du patrimoine génétique.
Mise en œuvre de l’activité
- La méthode de séquençage n’est pas étudiée pour elle même, elle est intégrée dans un TP numérique où les élèves doivent réfléchir sur ce que nous ont légué (au niveau génétique) les Dénisoviens.
Dans le TP proposé, seul le premier objectif pédagogique traite du séquençage. Le deuxième objectif repose sur un fichier d’arbre moléculaire disponible sous Phylogène (ADN mitochondrial de quelques homininés). Le troisième objectif utilise des fichiers ressources disponibles sur le site Acces de Lyon : génétique de l’adaptation à l’altitude des Tibétains. Les élèves exploitent la comparaison de séquences du gène EPAS1 avec Anagène.
- Le point de départ de l’activité s’appuie sur un document du Manuel Magnard (page 66). L’ADN d’une phalange fossile de Dénisovien, datée de -41000 ans, est extrait puis amplifié par PCR. La technique de PCR a été étudiée dans les cours précédents. Chaque binôme va donc se retrouver avec un fragment théorique différent de 10 nucléotides, issu de l’amplification. Le séquençage de chaque binôme est ensuite reporté dans un tableau récapitulant les résultats de la classe.
- Quelques informations sur la méthode de Sanger, données en début de séance
L’ADN amplifié par PCR est placé dans un milieu contenant les 4 nucléotides A T G C et de l’ADN polymérase. Des amorces aléatoires permettent de fabriquer de nombreux fragments d’ADN complémentaires.
Environ 0,2 % des nucléotides du milieu sont marqués par fluorescence, chaque nucléotide a « sa » couleur. Quand l’ADN polymérase utilise par hasard un nucléotide fluorescent, les fragments d’ADN incorporant ce nucléotide seront également fluorescents.
Les précisions fournies ci-dessus sont volontairement succinctes. C’est en fin de modélisation que les élèves auront à réfléchir sur la signification du protocole manipulatoire que je leur impose.
Un gel de séquençage est également vidéo projeté
