Sciences de la Vie et de la Terre

Sciences de la Vie et de la Terre S V T 4e Programme 2007 Coordinateur Roland CALDERON I.A. - I.P.R. académie d Aix-Marseille Les auteurs Sylvie BOUTON Professeur à Paris Louis-Marie COUTELEAU Professeur à Paris Mathieu GOIRAND Professeur à Marseille Nathalie RAY-ICARD Professeur à Beauvais Roger STAMEGNA Professeur à Velaux

«Le photocopillage, c est l usage abusif et collectif de la photocopie sans autorisation des auteurs et des éditeurs. Largement répandu dans les établissements d enseignement, le photocopillage menace l avenir du livre, car il met en danger son équilibre économique. Il prive les auteurs d une juste rémunération. En dehors de l usage privé du copiste, toute reproduction totale ou partielle de cet ouvrage est interdite.» «La loi du 11 mars 1957 n autorisant, au terme des alinéas 2 et 3 de l article 41, d une part, que les copies ou reproductions strictement réservées à l usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective» et, d autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d exemple et d illustration, «toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite.» (alinéa 1 er de l article 40) - «Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.» Les Éditions Didier, 2007 ISBN 978-2-278-06146-4 Imprimé en France par Book-it Dépôt légal : août 2007-6146/01

SOMMAIRE Partie 1 L activité interne du globe Chapitre 1 Les séismes... 4 Chapitre 2 Les volcans... 14 Chapitre 3 Les mouvements de la surface de la Terre... 26 Chapitre 4 L activité de la planète : des risques pour l Homme... 38 Partie 2 Reproduction sexuée et maintien des espèces dans les milieux Chapitre 5 La reproduction sexuée... 48 Chapitre 6 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée... 58 Partie 3 La transmission de la vie chez l Homme Chapitre 7 Devenir apte à se reproduire... 68 Chapitre 8 De la fécondation à la naissance... 80 Partie 4 Relations au sein de l organisme Chapitre 9 La commande du mouvement par le système nerveux... 92 Chapitre 10 Le cerveau, un centre nerveux... 102 Chapitre 11 Hormones et puberté... 112 Sommaire 3

Chapitre Les séismes Je m interroge sur ces documents Les photographies présentent différentes données sur les séismes. La première photographie est un cliché réalisé dans la ville de Gunungsitoli, suite au séisme ayant affecté l île, le 30 mars 2005. La deuxième photographie est une saisie écran du site du RéNaSS présentant l activité sismique de la planète durant une semaine du mois de novembre 2006. La troisième photographie montre des failles dans des roches sédimentaires. L ensemble des documents permet d introduire l étude des séismes. Les deux premiers peuvent être utilisés pour évoquer à l oral les représentations sur les séismes et leurs effets. Le troisième document peut être énigmatique pour un élève dans le cadre du chapitre sur les séismes. La mise en relation entre ce document et la première photographie, conduit à admettre que ces failles n ont pu être générées que par un séisme. Une continuité peut alors être établie entre les effets de surface des séismes et des événements qui se passent en profondeur L analyse de ces documents permet aux élèves de mobiliser leurs acquis du premier degré sur les effets des séismes. Se pose alors logiquement le problème du chapitre : «Qu est-ce qui provoque les séismes?» Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances Les séismes correspondent à des vibrations brutales du sol qui se propagent. Ils résultent d une rupture brutale des roches en profondeur et se manifestent par des déformations à la surface de la Terre. 4 Les séismes Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer les différents phénomènes qui caractérisent un séisme, questionner, formuler des hypothèses et les valider, argumenter, modéliser pour relier les manifestations d un séisme à des phénomènes qui se déroulent en profondeur. Exemples d activités Écriture d un texte décrivant les manifestations constantes repérées à partir de la description de plusieurs séismes. Observation de photographies, de vidéogrammes montrant les manifestations et les conséquences d un séisme. Recherche d informations sur des sites Internet, montrant les effets des séismes. [B2i] Modélisation de l enregistrement d ondes avec un dispositif adapté.

Des contraintes s exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d énergie qui finit par provoquer leur rupture au niveau d une faille : le foyer du séisme est le lieu où se produit la rupture ; à partir du foyer, la déformation se propage sous forme d ondes sismiques enregistrables. Percevoir la différence entre réalité (les ondes sismiques) et simulation (modèles de propagation d ondes) [Compétence 4 B2i domaine 3]. Percevoir le lien entre sciences (propagation des ondes) et techniques (sismogrammes). Mise en relation du tracé d un sismogramme avec la propagation d ondes sismiques. Recherche des causes immédiates d un séisme à partir d un texte ou d un autre document. Schématisation et localisation, sur un bloc diagramme du foyer, de l épicentre, et du trajet des ondes sismiques. Recensement et localisation des séismes sur un planisphère ou grâce à un logiciel, ou un site Internet. [B2i] Les acquis de l École primaire et du collège Le programme officiel de l école primaire, paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 est consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/ default.htm Au Cycle 3 Manifestations de l activité de la Terre (séismes) Un séisme correspond au mouvement brusque d une ancienne fracture de roches en profondeur ou à la formation d une nouvelle faille. Des vibrations plus ou moins fortes peuvent être ressenties en surface. Ces manifestations peuvent être catastrophiques ou imperceptibles. Documents d accompagnement Fiches 22, cycle 2 et 3 consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «énergie». Les élèves établissent comme cause première des séismes, l accumulation d énergie en profondeur conduisant à la rupture. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : «savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes» ; savoir que l énergie «peut revêtir des formes différentes et se transformer de l une à l autre». Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre le sens de l observation ; la curiosité pour la recherche des causes de phénomènes naturels ; percevoir la différence entre réalité et simulation. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 23) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.3 : «Regrouper dans un même document plusieurs éléments, textes, images», en réalisant un article de presse décrivant les manifestations du séisme de Bourmerdes en Algérie, le 21 mai 2003, grâce à un logiciel de traitement de texte : OpenOffice writer ou Microsoft word. Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/01.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : un fichier source fournissant des données sur le séisme étudié, trois fichiers images des localités étudiées, un fichier «article de presse» déjà préparé, une aide à l utilisation de OpenOffice Writer et Microsoft Word, l adresse du site de téléchargement de la suite bureautique OpenOffice. Les séismes 5

Activité 1 Les manifestations des séismes Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à identifier les différentes manifestations des séismes que sont les dégâts sur les constructions humaines, les pertes humaines et les décalages de blocs rocheux le long de failles observables dans les paysages. Connaissances construites Les séismes se manifestent en surface par des déformations à la surface de la Terre. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de : «savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer les différents phénomènes qui caractérisent un séisme (documents a à e). 6 Les séismes

Réponses aux questions posées 1. an un z u a n, l m p o n d d gâ p mƣn im an a x c c h ma n eng nd an d p h ma n e d m n t a x pa d ma e bâ m n f dan l c c c d ma a x d в c man a à m en r a aвc l fa la t t m p mƣn l d un m. 2. A pa d l éc EMS 98, id n l end ƣ l m a é r n l p f m n e dan l î «a n». 3. 4. man a d m en ac d la : d d gâ a x c c d p h ma n e d d ma (fa. Matériel et mise en œuvre : Les élèves prennent connaissances des documents et répondent aux questions posées. Pour répondre à la question 2, les élèves peuvent prendre connaissance d une échelle EMS 98 plus complète. Le site suivant présente cette échelle : http://www.ac-nantes. fr:8080/peda/disc/svt/seisme85_2/ems.htm Pour faciliter le traitement de la question 3, le premier bloc diagramme du document d pourra être au préalable reproduit et photocopié. Les élèves peuvent alors le découper pour proposer un modèle de la faille du séisme de Landers. Il est possible de diversifi er l étude des manifestations des séismes par la réalisation de l exercice B2i p. 23. Les documents nécessaires à la réalisation de cet exercice se trouvent à l adresse suivante : www.didiersvt.com/4/b2i/ 01.html Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur A. Brahic & coll., Sciences de la Terre et de l Univers, éditions Vuibert, 1999. J.-M. Caron & coll, Comprendre et enseigner la planète Terre, éditions Ophrys GAP, 1995. A. Foucault et J.-F. Raoult, Dictionnaire de Géologie, éditions Masson, 1988. Ch Pomerol., Y. Lagabrielle et M. Renard, Éléments de Géologie, éditions Dunod, 2000. J. Lambert & coll., Les tremblements de terre en France, édition BRGM, 1997. Des ouvrages généraux pour les élèves J.-M. Bardintzeff, Volcans et séismes, édition Hachette Littératures, 2006. A. Rooney, P. Loison, Séismes et volcans : Plongez au coeur de la Terre!, édition Quatre fleuves, 2006. Des sites Internet Pour compléter l étude des manifestations des séismes étudiés : Des sites sur le séisme de Guadeloupe présentant la collecte des effets du séisme sur Les Saintes : http://www.azurseisme.com/guadeloupeseisme.htm http://www-rap.obs.ujf-grenoble.fr/bulletin/seisme_ Saintes_2004.11.21/M_Vallee_Note.html Un site présentant le contexte géodynamique de la faille de Turquie, le long de laquelle s est produit le séisme de Duzce : http://www.ipgp.jussieu.fr/~lacassin/webtecto/rech/ tectorecherche/izmitweb/nov99.html Un site présentant des données complètes sur le séisme de Boumerdes de mai 2003 : http://www.azurseisme.com/ seismealger.htm Un site qui répertorie différents sites ressource en anglais sur les séismes : http://www.colby.edu/geology/v&e.html Des vidéogrammes : DVD «C est pas sorcier : volcans, séismes et tout le tremblement», 2004. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les séismes 7

Activité 2 L origine des dégâts en surface Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire découvrir aux élèves l origine des manifestations des séismes en surface. L étude de sismogrammes et de modèles de propagation des ondes permet de mettre en évidence l existence d une rupture des roches en profondeur au niveau du foyer. Connaissances construites Les séismes résultent d une rupture brutale des roches en profondeur et se manifestent par des déformations à la surface de la Terre. Le foyer du séisme est le lieu où se produit la rupture. À partir du foyer, la déformation se propage sous forme d ondes sismiques enregistrables. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Mettre en relation le tracé d un sismogramme avec la propagation d ondes sismiques (documents a à c). Modéliser l enregistrement d ondes avec un dispositif adapté (document d). Localiser sur un bloc diagramme : le foyer, l épicentre et le trajet des ondes sismiques (document e). 8 Les séismes

Réponses aux questions posées 1. d gâ d à un t m m n d la ac t. a d c t m m n en g pa un mॐ. a d m f b g d faç d n, la b n e l a man c an l mॐ. a g n d gna x é c t an m à un d na. -c t ad c va a d gna x f m d un mog a l d a в ca d t ac c d n a x a d am d d n 2. m en g à s e p od à p d 16600 km. d m g n a x ga en g 1230 c d p ta d à. d d c p ag 3. mod p m d a d d en g un c e f a l ca. an la r a, l «c» c d à un r d roc en p d l l g d un fa. r g n d d m p ag n dan t l d c d l e ac. 4. L g n d man a d m e la r d roc en p d l l g d un fa, a n вa d f. d la r, d d m p ag n à pa d f dan t l d c d l e ac. n ac, c e à l é c n, pƣn l p p oc d f, ca à la в ca d c f, l d gâ l p im an Matériel et mise en œuvre : Le choix a été fait de présenter dans ce manuel le sismomètre comme outil d enregistrement des sismogrammes. La raison de ce choix repose sur le fait que les stations sismiques sont équipées de ces dispositifs électromagnétiques. Les sismographes, plus anciens, dispositifs mécaniques ne sont plus utilisés. Il est toute fois possible d utiliser ces appareils pour mettre en relation le tracé du sismogramme et les vibrations enregistrées. Le dispositif ExAO présenté correspond à du matériel Jeulin. Le logiciel généraliste «Sérénis» permet de réaliser l acquisition des données. Pour cela, on relie à l interface d acquisition le déclencheur chrono et le capteur sismographe. Le capteur est placé sur une surface rigide. Le coup porté sur le déclencheur chrono, posé sur la même surface, permet de commencer l acquisition. Le capteur détecte les ondes qui se propagent le long de cette surface. Il est possible de réaliser la manipulation sans avoir l équipement complet. Il est nécessaire d avoir le capteur «sismographe» et un marteau réfl exe. Les deux sont reliés à l interface d acquisition. Le coup porté avec le marteau réfl exe déclenche l acquisition. Le fournisseur Pierron fournit un système équivalent avec son capteur «Sismodidac». Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 28 (activité 7). Des sites Internet Pour avoir des sismogrammes des éruptions les plus récentes, aller sur le site du RéNaSS : Réseau National de Surveillance Sismique : http://renass.u-strasbg.fr/ Il est même possible de télécharger les fichiers de dépouillement de ces éruptions qui présentent les sismogrammes associés. Le site «sismo des écoles», http://www.ac-nice.fr/svt/ aster/, présente lui aussi des enregistrements de séismes récents. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les séismes 9

Activité 3 L origine profonde des séismes Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire identifier aux élèves la cause de la rupture des roches en profondeur lors des séismes : l accumulation d énergie du fait de contraintes existant en profondeur. De ce fait, cette activité est intégrée à la construction du thème de convergence «énergie». Les élèves établissent comme cause première des séismes, l accumulation d énergie en profondeur conduisant à la rupture. Connaissances construites Des contraintes s exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d énergie qui finit par provoquer leur rupture au niveau du foyer où se situait une faille. L énergie libérée lors d un séisme correspond à la magnitude. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Formuler une hypothèse sur l origine des séismes et la tester par l utilisation d un modèle (documents a à c). Mettre en relation séismes et contraintes (documents a à c). Manipuler un modèle et établir un lien avec la réalité (document c). Évaluer l énergie libérée lors d un séisme (documents d à g). Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à percevoir la différence entre réalité et simulation (rupture des roches en profondeur et rupture du bloc de polystyrène : document c). 10 Les séismes

Réponses aux questions posées 1. n c a l ex nc d nॐ x é c n l p d la d an l doc m n a. l doc m n b, c a l y m d p m n g a (GPS) m en é d nc d m вm n g n a x d ra oc m n en G c e d un pa e d d d a pa. m вm n g n a x m n d c à l g n d m 2. an l d x ca l ma n p o n un m вm n d ra oc m n d d x ex m d oc d p y y n. a c a n l g a l oc c d à un p m n d c oc. pa d m n p l p y y n. a c a n p f p o la r. pa a p en l a. 3. d m n la an d én g l l d m d a wan : - d m n la l g d la fa ac l doc m n g : ƣ 70 km ; - aвc l d ac m n m n d 2,5 m d l doc m n g e c l g, d m n la magn d d m l doc m n e : ƣ en 7 e 8. - l doc m n d p m a d éva la an d én g l l d m en 1,99 * 10 15 e 6,31 * 10 16 J 4. c a n a en p d l roc g and an d én g s acc m n e f n n pa p o la r d roc a f, a n вa d un fa. d la r d l én g e l. én g e d pa la magn d d m. Matériel et mise en œuvre : Les élèves prennent connaissances des documents et répondent aux questions posées. D autres matériaux peuvent être utilisés pour modéliser la conséquence d une accumulation d énergie. Le choix a été fait d utiliser un bloc de polystyrène pour des questions de sécurité. Les matériaux projetés lors de la rupture ne sont pas dangereux. Des pastilles ont été posées sur le bloc pour faciliter l acquisition de la notion d énergie. Les élèves visualisent ainsi le transfert d énergie depuis le bloc jusqu à ces pastilles lors de la rupture. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 28 (activité 7). Des sites Internet Pour avoir des données complémentaires sur le séisme de Chi Chi en français : http://www-dase.cea.fr/actu/dossiers_ scientifi ques/2003-05-21/index.html Pour avoir des données (en anglais) sur ce même séisme : http://www.rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp/%7esato/taiwan/index.html Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les séismes 11

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a 2. b 3. a 2. Un schéma 1. épicentre 4. Vocabulaire et rédaction 1. Les séismes sont la conséquence d une rupture brutale des roches en profondeur. 2. Les séismes sont à l origine des déformations de la surface terrestre. 3. Les ondes sismiques se propagent dans les roches à partir du foyer d un séisme. 1 faille 2 foyer ondes sismiques 2. Propagation des ondes sismiques depuis le foyer. 3. Faille : plan de rupture entre deux blocs rocheux. Foyer : lieu en profondeur où se produit la rupture des roches. 5. Photo mystère On observe des rails de chemin de fer totalement tordus. Cette torsion est expliquée par l existence d une faille qui a joué et décalé les blocs rocheux de part et d autre lors d un séisme. 3. Questions à réponses courtes 1. L origine des séismes est la rupture des roches en profondeur le long d une faille. 2. Les roches subissent des contraintes en profondeur. De grandes quantités d énergie s accumulent et finissent par provoquer la rupture des roches au niveau d une faille. 3. Ondes sismiques : vibrations se propageant dans les roches, suite à un séisme. J applique mes connaissances Exercice guidé 6. Les renseignements apportés par les sismogrammes 1. Sur le sismogramme, je repère que les premières ondes sont perçues à partir du moment t = 93 secondes. 2. Les secondes ondes sont perçues à partir du moment t = 100 secondes et les ondes suivantes à partir du moment t = 135 secondes. 3. Le temps qui séparent l arrivée des deux premiers types d ondes est donc de 100 93 = 7 secondes. 4. Sur le graphique, je reporte le temps 7 secondes sur l axe des abscisses et je détermine une distance de 40 km sur l axe des ordonnées. 12 Les séismes

7. Vivre un tremblement de terre 1. Les lits sont déplacés, les tours sont secouées, certaines s effondrent, des portions d un pont se sont effondrées, l électricité est coupée pendant plusieurs jours. 2 Sur la photographie, le terrain qui est à gauche de la faille est décalé vers le fond, alors que le terrain à droite est décalé vers l avant. 3. L origine du séisme de San Francisco est due à la rupture de la faille. 4. La ville de Los Angeles est localisée à proximité de la faille de San Andréas. Lorsqu il y a des ruptures le long de cette faille, toute la région est secouée par des séismes. 5. déformation 2 déformation 1 8. Les sismogrammes 1. C est le début de l enregistrement des ondes sismiques qui se sont propagées à partir du séisme de Tanganyika. 2. Station 1 : 645 secondes ; Station 2 : 605 secondes ; Station 3 : 520 secondes. 3. Si on considère que les ondes se déplacent à la même vitesse, les stations sont donc disposées dans cet ordre, de la plus proche à la plus éloignée, station 3, puis 2 puis 1. 9. Ambérieu-en-Bugey, janvier 2006 1. Ambérieu-en-Bugey est localisé dans la zone d intensité 2. Le séisme a donc été à peine perceptible. 2. Conand est localisé dans la zone d intensité 4 : le séisme a donc été largement ressenti par les habitants de Conand. 3. L épicentre du séisme correspond au lieu où le séisme est le plus fortement ressenti. Il est donc localisé, sur la carte, proche de la ville de Conand (à l ouest, intensité 6). 10. Séisme et énergie 1. À partir de l échelle, on mesure une faille de 40 kilomètres de long. 2. Le déplacement moyen est de 5 mètres, cela permet donc de déterminer une magnitude proche de 7. 3. L énergie libérée est donc de : 1,99 x 1012 x 32 x 32 = 20,4 x 1014 Joules. 4. Le nombre de bombes atomiques est de : 20,4 x 1014/1012 = 204. 6. Il s agit de la déformation 2. Les séismes 13

Chapitre Les volcans Je m interroge sur ces documents Les photographies montrent des édifices volcaniques caractéristiques par leur forme. La photographie 2 présente le Piton de la Fournaise en activité. La photographie 3 a été réalisée en 1981, peu après l éruption majeure de 1980 du Mont Saint-Helens. L ensemble des documents présente deux types de volcans : des volcans éteints, ceux de la chaîne des Puys, des volcans actifs, de la Réunion et du Mont Saint-Helens aux États-Unis. La première photographie peut être utilisée pour permettre aux élèves d évoquer leurs représentations des volcans. Cette évocation pourra être verbale ou traduite par des schémas de l organisation d un volcan. Une confrontation de ces représentations et l analyse des deux autres photographies auront permis aux élèves de mobiliser leurs acquis du premier degré sur l organisation et le fonctionnement d un volcan. La comparaison entre les volcans éteints et les volcans actifs conduit à formuler le problème : «Comment les volcans entrent-ils en activité?» Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances Le volcanisme est l arrivée en surface de magma contenant des gaz ; il se manifeste par deux grands types d éruptions. Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Les matériaux émis constituent l édifice volcanique. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer et s interroger sur les manifestations de différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux types d éruptions. Annoter un schéma avec les différentes parties d un édifice volcanique. [Compétence I] Exemples d activités Comparaison de deux types d éruptions à partir de vidéogrammes de consultations de sites Internet ou de maquettes animées. [B2i] Schématisation d un appareil volcanique vu en coupe. Mise en relation de la répartition de foyers sismiques avec la localisation du réservoir magmatique. 14 Les volcans

Connaissances L arrivée en surface de certains magmas donne naissance à des coulées de lave, l arrivée d autres magmas est caractérisée par des explosions projetant des matériaux. Le magma contenu dans un réservoir magmatique localisé, à plusieurs kilomètres de profondeur est de la matière minérale en fusion véhiculant des éléments solides et des gaz. Les roches volcaniques proviennent du refroidissement du magma. Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux et de verre, donnent naissance aux roches volcaniques. La structure de la roche conserve la trace de ses conditions de refroidissement. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, modéliser la formation des roches volcaniques. Manipuler : réaliser l observation microscopique d une lame mince de roche volcanique. Exprimer le résultat d une recherche : réaliser un croquis d interprétation de lames minces au microscope. Exploiter une représentation cartographique, un planisphère [Compétence 5], [Compétence 4 B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones volcaniques. Exemples d activités Observation à l œil nu, à la loupe, de roches volcaniques provenant des deux types d éruption. Réalisation d un croquis de lames minces montrant la structure de ces roches vues au microscope polarisant. Observation d une expérience montant une relation entre la taille des cristaux et la vitesse de refroidissement. Mise en relation des résultats d une expérience de refroidissement lent ou brutal avec la structure d une roche volcanique. Les acquis de l École primaire Programme officiel paru au BO hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm Au cycle 3 Manifestations de l activité de la Terre (volcans) Le magma est le résultat de la fusion partielle de roches. Cette fusion se déroule à quelques dizaines de kilomètres de profondeur. Le magma remonte vers la surface, empruntant une ou plusieurs fissures de la croûte terrestre. La sortie du magma (et ses conséquences et phénomènes associés : nuées ardentes ) constitue une éruption volcanique. Documents d accompagnement Fiches 22 des cycles 2 et 3, consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Paru au BO hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/ hs6/mene0750668_annex5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Énergie». Les élèves établissent facilement une relation entre l activité interne de la Planète et l énergie. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au BO n 29 du 20 juillet 2006 consultable sur le site du BO : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/29/mene 0601554D.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au BO n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes ; formuler une hypothèse et à la valider. manipuler : réaliser l observation microscopique d une lame mince de roche volcanique. réaliser un croquis d interprétation des observations des lames minces. Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre le sens de l observation ; la curiosité pour la recherche des causes de phénomènes naturels ; l observation des règles élémentaires de sécurité, dans la réalisation et la mise en œuvre d une maquette de volcans. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601 490A.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602 673C.htm Atelier B2i (page 35 du manuel) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.7 : «Traiter un fichier image», en réalisant les croquis de deux lames minces de roches volcaniques : un basalte et une andésite. Le logiciel utilisé est «Mesurim». Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/02.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : des fichiers images des deux lames minces, l adresse pour le téléchargement du logiciel Mesurim, une aide à l utilisation de Mesurim. Les volcans 15

Activité 1 Des volcans en éruption Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à différencier les deux types d éruptions présentées. Ils pourront les identifier à partir de leurs caractéristiques : viscosités différentes des magmas, types de matériaux émis, éruptions explosives ou effusives. Connaissances construites Le volcanisme est l arrivée en surface de magma contenant des gaz ; il se manifeste en surface par deux grands types d éruptions. L arrivée en surface de certains magmas donne naissance à des coulées de lave, l arrivée d autres magmas est caractérisée par des explosions projetant des matériaux. Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de : «savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer et s interroger sur les manifestations des différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux types d éruptions (documents a à e). Relier les manifestations volcaniques à la présence d un magma (documents a à e). 16 Les volcans

Réponses aux questions posées 1. Tableau complété : Matériaux produits Magma visqueux ou fluide Type d éruption (explosive, effusive) Mérapi a d n (ma n ag m ang d ga $ an $ d $ agm n d magma), ga, c nd d (magma). x ca d m dan $ n d ($ x n $ n ). x в. Krafla d $ aв (magma d ga $ d ). a n d $ aв. d ($ a $ aв $ $ and $ d $ ॐ : 9 $ m m $ $ a ca ). в. 2. d x $ y d $ $ d nc n $ a la na d $ od $ m $ $ a $ a c d magma $ m Matériel et mise en œuvre : Le choix des deux volcans étudiés dans cette activité repose sur deux critères : L étude d éruptions récentes caractéristiques. La localisation des deux types de volcans : zone de subduction et zone de dorsale, dans l optique de faciliter l acquisition des notions du chapitre 3 concernant la localisation des deux types d activité volcanique dans le monde. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur A. Brahic et al., Sciences de la Terre et de l Univers, éditions Vuibert (1999). J.-M. Caron et al., Comprendre et enseigner la planète Terre, éditions Ophrys GAP (1995). A. Foucault & J. F. Raoult, Dictionnaire de Géologie, éditions Masson (1988). Ch. Pomerol, Y. Lagabrielle et M. Renard, Éléments de Géologie, éditions Dunod (2000). J.-M. Bardintzeff, Volcanologie, éditions Dunod (1999). Des ouvrages généraux pour les élèves (pour le CDI) J.-M. Bardintzeff, Volcans, éditions Armand Colin (1993). Maurice Krafft, Les feux de la terre : histoires de volcans, Découvertes Gallimard (2003) Des sites Internet Pour compléter l étude des deux volcans, des documents complémentaires peuvent être recherchés sur Internet : Mérapi : http://www.volcanspro.info/merapi/merapi Activite.html (site présentant l activité du Mérapi au jour le jour lors de sa dernière activité à partir du printemps 2006. Ce site ouvre sur des données complémentaires : images, interview de Mr Bardzinteff, volcanologue Krafla : http://www.volcano.si.edu/world/volcano.cfm? vnum=1703-08=&volp... (site en anglais mais complet sur l activité du Krafla). Des vidéogrammes Pour faciliter l étude des types d éruption des documents complémentaires peuvent être utilisés comme les vidéogrammes. À ce jour, ces documents n existent pas pour les deux volcans étudiés. Mais on peut trouver de nombreuses vidéos sur Internet. À ce titre on peut citer le site à la mémoire de Maurice et Katia Krafft : http://www.imagesdevolcans.fr/video.aspx Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les volcans 17

Activité 2 Des édifices volcaniques Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire découvrir aux élèves comment se sont construits deux édifices volcaniques résultant d éruptions explosive ou effusive. L étude de la structure profonde et celle de la répartition des matériaux éruptifs en surface de deux édifices volcaniques, permettent d établir une relation structurefonctionnement de chaque type de volcan. Connaissances construites Les matériaux émis lors des évènements éruptifs constituent un édifice volcanique. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider la connaissance de la planète Terre : «Savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer et s interroger sur les manifestations des différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux types d éruptions (documents a à e). 18 Les volcans

Réponses aux questions posées 1. a n - n v can d $ y $ x, a $ n $ m d c. n в a un c a в dan l t в un d. a c p d d v can r d a inc n cॐ d ma a x v can d d ta va : c nd la e bॐ 2. y ag go, v can e, a l a un f m d c. A, t в un c a aвc un lac d laв p man n. L an ma Goog a p m d r l c d laв r a n a d c a l f anc d v can. p вn d c a n d f d l f anc c l un l a c l p r c n é an en ac. 3. d x éd c v can d a n - n e d y ag go f m a c d d n é p od ém acc m p ac e f m, p og вm n, l éd c Matériel et mise en œuvre : Il est possible d utiliser des échantillons présents au laboratoire. L étude des lapillis et des bombes peut permettre de faire découvrir aux élèves la porosité de ces matériaux. Cela peut amener à faire comprendre le rôle des gaz dans l éruption de type explosif développé par la suite. Le fi chier nyiragongo.kmz est téléchargeable sur le site de Didier au niveau des fi chiers B2i du chapitre. Adresse http://www.didiersvt.com/4 Pour exécuter ce fi chier, le logiciel GoogleEarth doit être installé sur l ordinateur. Ce logiciel gratuit est téléchargeable à partir du site : http://earth.google.fr/download-earth.htm. Pour utiliser ce logiciel : Il est utile d exagérer le relief pour une meilleure lisibilité du document. Pour cela, aller dans le menu «Outils», sélectionner «Options». Dans la fenêtre «Vue 3D» qui s affi che, déplacer le curseur «Qualité du relief» jusqu à 3. Valider en cliquant sur OK. Pour se déplacer autour du Nyiragongo, on utilise la boussole en haut à gauche de l écran. Le curseur horizontal permet d incliner l angle de vue. Le curseur vertical permet de se rapprocher ou de s éloigner de la zone. Les fl èches permettent un déplacement selon la direction indiquée. Le curseur circulaire fait pivoter autour de la zone. Pour masquer la carte géologique, il faut affi cher la barre latérale à partir du menu «Affi chage». Dans la fenêtre «lieux», cliquer sur «Nyiragongo», un curseur peut être déplacé en bas de la fenêtre ce qui modifi e la transparence de la carte. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 17 (activité 1) J-C Komorowski, «Chapitre 2 : diversité du volcanisme Terrestre : processus et produits», P. De Wever (Ed.) Nyiragongo, janvier 2002 : une éruption effusive complexe et exceptionnelle. Le volcanisme : cause de mort et source de vie, Editions Vuibert, 54-61. (2003). Des sites Internet Pour avoir des informations complémentaires sur les produits émis par le St-Helens, le site de USGS liste des liens (en anglais) : http://pubs.usgs.gov/pp/p1563/introduction.html http://volcanoes.usgs.gov/hazards/what/tephra/ tephra.html Pour maîtriser l utilisation de GoogleEarth dans le cadre des SVT, le site de l académie d Orléans-Tours fournit des informations : http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/sig/dossiers/sig_ google_earth_fr/dossier/html/pcsigooglearth.htm Pour compléter l étude du Nyiragongo, des documents complémentaires peuvent être trouvés sur Internet : http://perso.orange.fr/mhalb/kivu/eg/eg_4g_ eruption.htm Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les volcans 19

Activité 3 L origine du magma Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire : découvrir la structure profonde de l appareil volcanique ; localiser le réservoir magmatique par l étude de la répartition des foyers sismiques ; préciser le mécanisme de montée du magma par la réalisation et l utilisation d une maquette de volcan. Connaissances construites Le magma, contenu dans un réservoir magmatique localisé à plusieurs kilomètres de profondeur, est de la matière en fusion véhiculant des éléments solides et des gaz. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à : «savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes», «formuler une hypothèse et à la valider». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer et s interroger sur les manifestations des différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux types d éruptions (documents a à d). Annoter un schéma avec les différentes parties d un édifice volcanique (documents a et b). Manipuler une maquette animée de volcan. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à mettre l élève en situation d observer des règles élémentaires de sécurité lors de la manipulation de la maquette du volcan (document d). Réponses aux questions posées 1. n c a d x d roc x m en p ac dan l c a. roc f m pa r ƣd m n d magma e m d p d d v can. 2. f m loca l v can. m g n pa l m вm n d magma en p d dan l r vƣ magma ma a dan l c m n l i m в la ac. L hy p e d c va d. 20 Les volcans

3. 4. a ma c p m d m Cratère et dôme l c a ag d la c e d c Cheminée pa ag à l é a l d n pa p e 0 d ba. fa dan l t en Réservoir magmatique p a. a ex c un p dan l ba. a c c e a p в l 4 Magma ha. n p c a la c e t Réservoir, dan l t n à r n. magmatique 8 a c n p d t d ƣ. m can m d r m d magma, évo dan l doc m n c d à la d ga 12 d magma. a f m d ex c n 0 4 distance (km) un p l magma e l p в l ha. a ma an m va d d c l m can m d r m d magma. profondeur (km) Matériel et mise en œuvre : La maquette est facilement réalisable, pour cela prévoir : un moule à tarte métallique percé en son centre, deux supports métalliques avec noix de vissage, du mastic de vitrier pour assurer l étanchéité entre le moule et le tube droit, de la verrerie habituelle de laboratoire : ballon, tube droit, tube coudé, un tube plastique pour permettre de souffl er relativement loin de la source de chauffage, un bouchon de bouchage du ballon avec deux ouvertures pour les tubes, un dispositif de chauffage, des bougies de couleurs différentes : vérifier que ces bougies sont bien colorées à l intérieur. Des bougies blanches et des colorants de maçons permettent de teinter la cire de différentes couleurs. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 17 (activité 1) Des sites Internet Le site : http://www.ess.washington.edu/seis/pnsn/ HELENS/helenscs_dc.html permet de suivre la répartition des foyers des séismes au quotidien. Il présente les répartitions longitudinales EW et NS et les répartitions transversales de ces foyers. Toutes ces «vues» peuvent être utiles pour localiser les réservoirs Quelques précautions : quand la cire est chaude, il faut souffl er lentement pour maîtriser la sortie de la cire du tube droit. quand une coulée a été déposée, il faut attendre qu elle se solidifi e avant d en déposer une autre, sinon le matériel se mélange. pour changer la cire colorée, il faut attendre aussi que tout soit solidifi é. En effet, il faut démonter le matériel pour pouvoir introduire une cire de couleur différente dans le ballon. préparer plusieurs coulées au laboratoire. Les élèves n ont qu une seule coulée à faire sortir. Le changement de cire dans le ballon demande de laisser refroidir celui-ci. Un ou deux réservoirs sous le volcan? Il y a actuellement débat entre les spécialistes. Les partisans d un seul réservoir expliquent l inégale répartition des foyers par un réservoir très longiligne, plus ou moins épais. Pour une facilité d exploitation du document présenté par les élèves, nous avons fait le choix de présenter deux réservoirs. magmatiques sous le volcan. Le site établit un lien vers une webcam observant en permanence le volcan. Pour construire un modèle plus ancien avec de la purée et de l aspirine, le site SVT de l académie de Besançon présente un TP: http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_clg/ cyclecentral/laves/laves.htm Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les volcans 21

Activité 4 Du magma à la roche volcanique Objectifs visés : Cette activité a pour objectif d identifier la structure commune des roches volcaniques : la structure microlitique. Des observations des lames minces de basalte et d andésite permettent de repérer les éléments communs aux deux roches : des minéraux de taille variable et du verre. L utilisation du modèle de la cristallisation de la vanilline dans différentes conditions de température permet de mettre en relation la taille des cristaux formés et le verre formé en relation avec la vitesse de refroidissement du magma. La structure microlitique commune des roches volcaniques apparaît comme une conséquence du mode de refroidissement par étape de ces roches. Connaissances construites : Les roches volcaniques proviennent du refroidissement du magma. Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux et de verre, donnent naissance aux roches volcaniques. La structure de la roche conserve la trace de ses conditions de refroidissement. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité : Observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, modéliser la formation des roches volcaniques. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la formation de l élève à : manipuler : réaliser l observation microscopique d une lame mince de roche volcanique, réaliser un croquis d interprétation des observations des lames minces. Réponses aux questions posées 1. n в dan l d x roc d m n a x d ta d n (d p e d g e d в. d x é m n en m l t mƣn d un c m c. 2. n c a l l r ƣd m n e t ra d ( la g ac ), i f m d в. l r ƣd m n e ra d ( la pa a ), i f m d p ag d c a x d 22 Les volcans

p ta. l r ƣd m n e l n ( l ba n-ma à 50 C) i f m d p ag d c a x d g and ta. c p l r ƣd m n e l n, p la ta d c a x d van n e g and. l r ƣd m n e t ra d, l c a x n f m n pa ma d в d van n f m. 3. ba a e l and p n d magma r m n d p d an la c am magma, l r ƣd m n e l n, l g m n a x f m n. an la c m n, l r ƣd m n e ra d (n p d d t m a, ma pa c l magma y d m p d t m, l p m n a x f m n. n ac, l r ƣd m n e ex m m n ra d, d в f m, l m n a x n pa l t m d f m. 4. roc v can f m n pa r ƣd m n pa é a d magma. m n a x d ta va e d в f m van la d r ƣd m n. roc v can un c m c d fa d c r ƣd m n en é a. Matériel et mise en œuvre : Les échantillons permettent de repérer un caractère commun : une roche homogène avec des grains plus ou moins important. Les lames minces observées permettent de repérer que les grains sont des minéraux de grande taille. On identifi e des petits minéraux et du verre volcanique : zones amorphes opaques en permanence en LPA. La manipulation avec la vanilline est facilement réalisable. Quelques cristaux de vanilline sont fondus sur plusieurs lames au-dessus d un dispositif de chauffage. Les lames sont tenues avec des pinces en bois. La lame qui doit être refroidie très rapidement est placée, immédiatement après fusion, sur la glace. Le refroidissement sur la paillasse ne pose pas de problème particulier. Le refroidissement au dessus du bain-marie nécessite un porte-tube métallique déposé dans le bain. L intérêt de cette manipulation est de contrôler la température. La même observation peut être faite en déposant la lame sur la platine du microscope allumé. Mais le paramètre température est plus diffi cile à contrôler avec un thermomètre. Cette plaquette est téléchargeable sur le serveur ftp suivant : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/syst/ons/risque _securite_svt.pdf Aucun interdit n est donné sur la manipulation de la vanilline. Il convient de vérifi er sur le site de cet Observatoire gouvernemental, http://ons.education.gouv.fr/default.htm, si tel est toujours le cas dans les années à venir. Température ATTENTION Marche Arrêt lame NIVEAU D EAU MINIMUM La question de la sécurité de la manipulation L Observatoire national de la sécurité des établissements scolaires et d enseignement supérieur a publié en octobre 2006 une plaquette sur les consignes de sécurité en SVT. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 17 (activité 1) M. Roubault, Détermination des minéraux des roches au microscope polarisant, éditions Lamarre-Poinat (1963). Des sites Internet : Pour obtenir un protocole de réalisation de la cristallisation de vanilline, le site des éditions Didier met en ligne des ressources : http://www.didiersvt.com/cd_1s/html/c4/c4a4p2.htm Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les volcans 23

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a, b. 2. c. 3. a, b. 2. Mots croisés 4. Un croquis Légendes attendues : «verre» et «minéraux». verre 1 R E S E R V O I R 2 M I C R O L I T I Q U E 3 E X P L O S I F 4 C O U L E E S 5 G A Z 6 M I N E R A U X 3. Questions-réponses 1. L arrivée du magma en surface se manifeste par des coulées et par des explosions projetant des matériaux. 2. Une éruption effusve se manifeste par des coulées (magma fluide). 3. Une éruption explosive se manifeste par des explosions projetant des matériaux (magma visqueux et gaz). 5. Photo-mystère minéraux On observe une structure géologique en dôme. Cette structure en dôme est la conséquence d une éruption volcanique de type explosif. J applique mes connaissances Exercice guidé 6. La structure des roches volcaniques sous-marines 1. Le texte décrit des coulées de lave à l origine des pillows lava. De plus, il est précisé que les pillows sont constitués de basalte. Il s agit donc d une éruption de type effusif. 3. Comme il y a peu de minéraux en périphérie et beaucoup de verre cela signifie que le refroidissement a été très rapide. Au cœur du pillow lava, il y a plus de minéraux et moins de verre. Le refroidissement est donc plus lent au centre du pillow lava qu en sa périphérie. 4. La périphérie du pillow se trouve au contact d une eau très froide : le refroidissement est donc très rapide. Le cœur, plus éloigné de l eau froide subi un refroidissement plus lent. 7. La chaîne des Puys 1. Le puy Pariou est en forme de cône avec un cratère à son sommet. Le puy de Dôme est en forme de cône, à son sommet on observe un dôme. (En fait deux, mais ils ne sont pas visibles sur la photographie). 2. À partir du puy Pariou, on observe une coulée de magma longue de plus de 5 km. 3. Le type d éruption du puy Pariou est donc effusif (longue coulée). Le type d éruption du puy de Dôme est explosif. À son sommet, on trouve deux dômes de magma qui ne se sont pas répandus. Ils étaient donc visqueux. 4. Puy des Goules, puy de Côme, puy Grave noire. 24 Les volcans

8. Sous le volcan, des minéraux se forment Questions 1, 2 et 4 : 2 1 Édifice volcanique Cheminée Réservoir magmatique 3. Dans la roche, on observe des gros minéraux, des minéraux de petites tailles et du verre. Cette roche possède donc une structure microlitique. 9. Le mont Pelée 1. Les manifestations de l activité du volcan sont : masse considérable de fumée et de terre projetée, trombe de feu, pluies de roches. 2. Toutes ces manifestations sont associées à une éruption de type explosif. Ce sont des nuées ardentes qui sont décrites. 3. Le magma en profondeur a dégazé. La pression de gaz a poussé vers le haut le magma. Ce magma visqueux a formé ce cône. 10. Des manipulations 1. Le comprimé effervescent libère du gaz dès qu il est dans l eau. 2. Purée pâteuse : on observe un cylindre de purée qui sort du tube. Purée liquide : on observe de la purée qui s est répandue le long du tube jusqu au support. 3. Un matériel visqueux ne se répand pas. Le magma visqueux d une éruption explosive forme un dôme. Un matériel fluide se répand. Le magma fluide se répand sous forme de coulées lors d une éruption effusive. 11. Des volcans extraterrestres 1. On constate que les cônes repérés sur la surface de Io sont colorés en jaune rouge sur l analyse infrarouge. Ces cônes sont donc chauds. 2. Au dessus d un de ces cônes, on observe un panache de fumée. Ces cônes sont chauds et émettent des panaches de fumées. Ce sont des volcans. 12. La sismologie pour localiser le réservoir magmatique 1. Les lignes horizontales sur le profil correspondent à des zones du sous-sol qui réfléchissent les ondes sismiques provenant de la surface. Ces zones sont solides. 2. Au niveau de la zone A, on ne trouve plus ces lignes horizontales. 3. Le texte apporte l information suivante : certaines ondes ne se propagent pas dans les milieux liquides. Sous A, on trouve donc du matériel liquide. Ce matériel se trouve sous un volcan, c est le réservoir magmatique où est stocké le magma. Les volcans 25

Chapitre Les mouvements de Je m interroge sur ces documents Le premier document montre qu entre 70 millions d années et l époque actuelle, la géographie des continents a changé : écartement du bloc des Amériques par rapport au bloc Afrique-Europe et donc l ouverture de l océan Atlantique ; remontée de l Inde vers l Asie et donc fermeture de l océan existant entre les deux continents. Ces constats permettent aux élèves d établir que les continents sont en mouvement et donc de s interroger sur les causes de ces mouvements. Le deuxième document montre les reliefs de l Himalaya, constitués de roches déformées. Le troisième document localise précisément ces reliefs entre l Inde, continent qui a migré vers le Nord, et la Chine. La localisation de ces reliefs doit orienter la réflexion des élèves vers les conséquences des mouvements des plaques, des continents et/ou vers les causes de déformation des roches, et la formation de l Himalaya. Autres documents utilisables : animation de la position des continents au cours du temps : http://www.ucmp.berkeley.edu/geology/tectonics.html ou http://www.biologieenfl ash.net/sommaire.html (rubrique «Géologie», «Dynamique interne», «La valse des continents») ou http://www.odsn.de/odsn/services/paleomap/animation.html ou http://didac.info/derive/index.htm logiciel présentant la position des continents à différentes époques géologiques : http://wwwppeda.free.fr/logiciels/ 4e_plaques.htm ou «Le visage changeant de la Terre» (CCGM) planisphère localisant toutes les chaînes de montagnes : carte du relief à l intérieur de la couverture. Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances Les séismes sont particulièrement fréquents dans certaines zones de la surface terrestre. Ils se produisent surtout dans les chaînes de montagnes, près des fosses océaniques et aussi le long de l axe des dorsales. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Exploiter une représentation cartographique, un planisphère [Compétence 5], [Compétence 4 B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones sismiques à l échelle mondiale. Situer un séisme dans l espace en utilisant des cartes à différentes échelles. [Compétence 5] S informer, se documenter grâce à un logiciel ou un site internet sur la localisation des séismes [Compétence 4 B2i domaine 4]. Exemples d activités Recensement et localisation des séismes sur un planisphère, grâce à un logiciel ou un site Internet. [B2i] 26 Les mouvements de la surface de la Terre

la surface de la Terre Connaissances Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe. Sur les continents, des volcans actifs sont alignés, principalement autour de l océan Pacifique et le long de grandes cassures. Dans les océans, les zones volcaniques se situent au niveau de l axe des dorsales océaniques. La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter les plaques. Les variations de la vitesse des ondes sismiques en profondeur permet de distinguer la lithosphère de l asthénosphère. La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides reposant sur l asthénosphère qui l est moins. Les plaques sont animées de mouvements qui transforment la lithosphère (formation de chaînes de montagnes, déplacement des continents, ouverture et fermeture des océans). À raison de quelques centimètres par an, les plaques se forment et s écartent à l axe des dorsales. Elles se rapprochent et s enfouissent au niveau des fosses océaniques. L affrontement des plaques engendre les déformations de la lithosphère et aboutit à la formation de chaînes de montagnes. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Exploiter une représentation cartographique, un planisphère [Compétence 5], [Compétence 4 B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones volcaniques. Exploiter un graphique de vitesse des ondes sismiques pour en déduire la limite lithosphèreasthénosphère. Exprimer le résultat d une recherche : schématiser sur un planisphère, sur une représentation cartographique des mouvements aux limites de plaques. Exprimer le résultat d une recherche : réaliser un schéma fonctionnel de la partie externe de la Terre. Observer, questionner, argumenter, modéliser de façon élémentaire afin de relier les mouvements des plaques à l ouverture et la fermeture d un océan jusqu à la formation d une chaîne de montagnes. Exemples d activités Localisation des zones volcaniques du globe à partir d un planisphère ou d un logiciel de visualisation. [B2i] Comparaison de la répartition mondiale des séismes et des volcans. [B2i] Observation des variations de vitesse d ondes sismiques profondes entre lithosphère et asthénosphère. Localisation sur une coupe du globe de la lithosphère, de l asthénosphère. Analyse de documents concernant la théorie de Wegener. [Histoire des sciences] Identification des mouvements de part et d autre des frontières des plaques sur un planisphère, à partir de données GPS. Mise en relation de l existence de fosses, de séismes profonds avec l enfoncement de la lithosphère océanique, à partir de cartes, de schémas ou de logiciels de visualisation. [B2i] Utilisation de maquettes montrant le mouvement des plaques. Reconstitution du déplacement d une masse continentale, de la disparition d un océan et de la formation d une chaîne de montagnes, à partir de cartes et de schémas ou logiciels de visualisation. [B2i] Observation de déformations des roches à l échelle de l affleurement. Réalisation de maquettes reproduisant ces déformations. Les acquis de l École primaire Programme officiel paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668_annexe5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Énergie» : les élèves établissent une relation entre l activité interne de la planète et l énergie. Le socle commun de connaissances et de compétences Paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/29/mene 0601554D.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet suivante (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/ bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes ; pratiquer une démarche scientifique ; manipuler et percevoir la différence entre réalité et simulation : réaliser un modèle de formation des plis et des failles dans les chaînes de montagnes. Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre la curiosité pour la recherche des causes de phénomènes naturels. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. n 29 du 20 juillet 2006 : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves» : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 63 du manuel) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 4.5 : «Je sais sélectionner des résultats lors d une recherche (et donner des arguments permettant de justifier mon choix)» en réalisant une recherche de localisation d épicentres de séismes sur le moteur de recherche du site Internet du RéNaSS. Le site http://www.didiersvt.com/4/b2i/03.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : fichier d impression de la carte de l Amérique du sud, adresse du site du moteur de recherche du RéNaSS. Les mouvements de la surface de la Terre 27

Activité 1 La répartition des volcans et des séismes à la surface de la Terre Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : constater que la répartition des volcans et des séismes à la surface du globe ne se fait pas au hasard ; comprendre que la surface de la Terre est morcelée en plusieurs plaques d une profondeur de 100 km de profondeur. Cette dernière connaissance est construite à partir : d une observation de surface : la répartition des volcans, des séismes et des reliefs à la surface du globe délimite les différentes plaques ; d une observation en profondeur : variation en profondeur de la vitesse des ondes sismiques. Cette variation délimite les plaques lithosphériques par rapport à l asthénosphère sous-jacente. Connaissances construites Les séismes et les éruptions volcaniques ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe : ils se produisent principalement au niveau des chaînes de montagnes, des fosses océaniques et des dorsales océaniques. La partie externe de la Terre est constituée de plaques lithosphériques rigides se trouvant au-dessus de l asthénosphère moins rigide. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Localiser les zones sismiques et volcaniques à l échelle mondiale (documents a et b). Relier la localisation des séismes et du volcanisme à l existence de plaques (documents c à d). Exploiter un graphique de vitesse des ondes sismiques pour en déduire la limite lithosphère / asthénosphère (document e). Réponses aux questions posées 1. v can t вn a x m m end ƣ d g l m f m n d a gn m n c n 2. l m d p a r g d f man la ac d la é t ac l a gn m n d m e d v can 28 Les mouvements de la surface de la Terre

Réponses aux questions posées 3. a l m d p a A c d à un d a oc an. a l m d p a B c d à un f oc an. a l m d p a C c d à un c a n d m agn 4. an la l, p la p d e g and, p la d d m e g and (3,5 km/s p 0 km ; 4,8 km/s p 100 km d p d ), d c la l e d p en p r g d en p d. an l a n, p la p d e g and, mƣn la d d m e g and (4,8 km/s p 100 km ; 4,3 km/s p 150 km), d c l a n e d mƣn en mƣn r g d Matériel et mise en œuvre : Le logiciel Tectoglob, téléchargeable gratuitement à l adresse : http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/logiciels/ Tectoglob/index.html, permet de faire construire aux élèves les documents a, b et d : 1) Pour réaliser les documents a et b : dans le menu Affi chage, sélectionner Séismes ou Volcans. 2) Pour réaliser le doc d : dans le menu Mode, sélectionner Tracé d une coupe ; tracer le trait de coupe désiré (cf. document c) puis cliquer sur OK : la coupe apparaît dans une nouvelle fenêtre ; dans le menu Choix, sélectionner Exagération des reliefs, puis x 100. Ces documents peuvent également être construits à l aide du logiciel Sismolog (Jeulin). Exploitation des documents c et d Afi n de mieux visualiser les reliefs, utiliser également la carte des reliefs de l intérieur de la couverture ou un planisphère en relief (Pierron). Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Brahic A. et al, chapitre 10-2- «Les enveloppes du globe terrestre» ; chapitre 11-1- «Lithosphère et plaques lithosphériques», Sciences de la Terre et de l Univers, Vuibert, 2000 (nouvelle édition : 2006). Caron J.-M. et al, chapitre 1-VI- «La Terre inaccessible», Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys, 2003. Des ouvrages généraux pour les élèves (pour le CDI) S. Bowler, La Terre en mouvement : un guide d initiation des plaques, 2003. Des sites Internet Pour obtenir une carte mondiale des séismes de la semaine précédente, le site français du ReNaSS : http://renass.u-strasbg.fr en p d. a l m en la l e l a n e d c ca ac pa un c ang m n d n d va a d d d m à 100 km d p d. n p a l e un p a d l r g d r d l a n mƣn r g d e e d m pa d z ac в p od n d m e d é v can 5. a r a d v can e d m à la ac d g m la pa ex n d la e d en p a l r g d d 100 km d p d. Le tracé d une limite de plaque à partir de la répartition des séismes peut être réalisé dans l activité B2i (p. 63 du manuel). Modéliser les plaques à l aide de plaques de polystyrène 1) Découper au cutter une plaque de polystyrène de quelques cm d épaisseur de manière à former plusieurs pièces emboîtables (puzzle) modélisant les plaques lithosphériques (la forme des plaques peut copier la forme réelle de certaines plaques du globe). 2) Dessiner sur la partie supérieure de ces plaques des continents et des océans (dont la forme peut copier la forme réelle de certains océans et certains continents). 3) Pour parfaire la maquette, creuser légèrement au cutter la lithosphère au niveau des océans, au-dessus et en dessous, pour montrer que l épaisseur de la lithosphère est plus faible au niveau des plaques océaniques. Cette distinction n est pas au programme mais elle est visible dans les blocs 3D présentés dans les différentes activités de ce chapitre. (rubrique «Sismicité») ou le site américain de l USGS : http:// earthquake.usgs.gov/eqcenter/index.php Pour avoir une carte mondiale des séismes du mois précédent : http://neic.usgs.gov/neis/qed/ Pour superposer la carte de répartition des séismes, celle de la répartition des volcans, ou celle des reliefs et des limites de plaques : http://www.biologieenfl ash.net/sommaire.html (rubrique «Les plaques tectoniques) Des logiciels La tectonique animée (Jeulin) : formation du plancher océanique, âge des planchers océaniques. Terre merveilleuse (Pierron) : images, animations Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les mouvements de la surface de la Terre 29

Activité 2 Des déplacements de la surface de la Terre Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : observer les mouvements des plaques de part et d autres des limites de ces plaques ; comprendre que les mouvements des plaques entraînent le déplacement des continents les uns par rapport aux autres ; comprendre que ces mouvements sont tous coordonnés les uns aux autres ; établir un repère historique de la découverte du mouvement des plaques. Ces connaissances sont construites à partir : de trois études locales de données GPS permettant de visualiser les mouvements des plaques ; de l analyse d un texte présentant la première construction historique d une carte générale des mouvements des plaques ; de l étude cartographique des mouvements des principales plaques les unes par rapport aux autres. Remarque 1 : il est également possible de s appuyer sur l analyse de documents concernant la théorie de Wegener, présentés dans le Sciences en question (p 56). Remarque 2 : La première construction d une carte générale des mouvements des plaques, réalisée par Xavier Le Pichon, utilisait les données issues de l étude des séismes (direction et ampleur du déplacement lors de chaque séisme, déduites entre autres de l étude des mécanismes au foyer). Ces données sont trop compliquées pour être exploitées en classe de 4 e. Connaissances construites Les séismes et les éruptions volcaniques qui se produisent aux limites de plaques sont dus à des mouvements entre les plaques. Les plaques s écartent les unes des autres au niveau des dorsales océaniques et se rapprochent au niveau des fosses océaniques et des chaînes de montagnes. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de : «Savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Schématiser sur un planisphère des mouvements aux limites de plaques (document e). 30 Les mouvements de la surface de la Terre

Réponses aux questions posées 1. pa e d a d la d a ac d, в la p a ac e la p a a ca s éca n l un d l a, à un d en 70 /an. pa e d a d l ma aya, в la p a e a e la p a indo-a a ra oc n l un d l a, à un d en 35 /an. pa e d a d la f d an a, в la p a e a e la p a ac ra oc n l un d l a, à un d en 20 /an. Matériel et mise en œuvre : Le logiciel Tectoglob, téléchargeable gratuitement à l adresse : http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/logiciels/ Tectoglob/index.html, permet de faire construire aux élèves les documents a, b et c : 1) Dans le menu Affichage, sélectionner Points GPS ; 2) Dans le menu Mode, sélectionner Délimitation d une zone puis tracer un carré autour de la zone étudiée et cliquer sur OK. 2) Dans le menu Vecteurs, sélectionner Choisir les vecteurs à afficher : une nouvelle fenêtre s ouvre ; cliquer sur Carte : les vecteurs n apparaissent que dans la zone sélectionnée. 3) Centrer sur la zone étudiée à l aide des curseurs Zoom et Décalage. 4) Dans le menu Vecteurs, sélectionner Afficher l échelle ; cliquer sur l emplacement désiré de l échelle puis sur OK. 5) Pour changer de zone, dézoomer et reprendre à partir de 2). 6) Pour la zone de l Himalaya, double-cliquer sur le début de la flèche située au centre de l Himalaya pour considérer que ce point est immobile. Ces documents peuvent également être construits à l aide du logiciel Sismolog (Jeulin). Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 29 (activité 1). Allègre C., L écume de la Terre, Fayard, 1999 : un historique de Wegener à la théorie de la tectonique des plaques. Coll., «Alfred Wegener et l hypothèse de la dérive des continents» ; «Les preuves de la dérive des continents» ; «La tectonique des plaques» ; «Les fossiles témoins de la dérive des continents», La dérive des continents, la tectonique des plaques, Pour la science, Belin, 1979. Deparis V. et Gros H., Voyage à l intérieur de la Terre, CNRS Éditions, Paris, 2000. Wegener A., La genèse des continents et des océans, Christian Bourgois, 1990 : la théorie de la dérive des continents de Wegener. 2. a p a indo-a a ra oc d la p a e a, c e c n aвc l va d doc m n c. 3. n вa d d a oc an l p a s éca n ; a n вa d f oc an l p a ra oc n ; a n вa d c a n d m agn l p a ra oc n. 4. p a s éca n a n вa d d a oc an e ra oc n a n вa d f oc an e d c a n d m agn Exploitation des documents d et e Afin de mieux comprendre que les mouvements des plaques sont tous coordonnés les uns aux autres, il est possible de fournir aux élèves une carte des plaques vierge (cf. activité 1, document c), de leur faire tracer les mouvements des plaques au niveau de chaque limite (en fonction du type de relief qui s y trouve) et d en déduire le mouvement global de la plaque. La maquette «Déplacement des continents» (Jeulin 2002) permet de comprendre le déplacement des continents portés par les plaques lithosphériques. Modéliser les déplacements des plaques à l aide de plaques de polystyrène (suite de l activité 1) 1) Faire déplacer les plaques les unes par rapport aux autres, conformément aux types de limites de plaques représentées : le «puzzle» n est pas fixe. 2) Se pose alors le problème des «trous» et des «bosses» qui se forment dans le puzzle (cf. activité 3). Des sites Internet Pour visualiser des animations 3D des mouvements au niveau des frontières de plaque (cliquer sur les illustrations) : http:// www.seed.slb.com/fr/scictr/watch/living_planet/ mountains.htm Des logiciels http://wwwppeda.free.fr/logiciels/4e_plaques.htm : logiciel présentant le mouvement des plaques depuis 170 Ma, avec trois points permettant de mesurer la vitesse d écartement des plaques Amérique du sud et Afrique. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les mouvements de la surface de la Terre 31

Activité 3 Les conséquences des mouvements des plaques Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : comprendre les conséquences de l écartement ou du rapprochement de deux plaques ; comprendre comment s ouvrent ou se ferment les océans. Ces connaissances sont construites à partir : de l étude en surface des phénomènes qui se déroulent au niveau des dorsales océanique : pour cela, le morceau de la dorsale Atlantique émergée au niveau de l Islande a été choisi ; de l étude en profondeur des phénomènes qui se déroulent au niveau des fosses océaniques, à l aide de l étude de la répartition des foyers sismiques. Remarque : Le document f doit être utilisé pour rappeler aux élèves qu il y a également un volcanisme au niveau des limites de plaques comportant une fosse océanique (cf. activité 1). Cependant, les causes et les conséquences de ce volcanisme ne sont pas au programme de la classe de 4 e. Connaissances construites Au niveau des dorsales océaniques, les plaques lithosphériques se forment à partir d asthénosphère et s écartent : l océan s ouvre. Au niveau des fosses océaniques, les plaques lithosphériques se rapprochent et l une d elle s enfonce dans l asthénosphère : l océan se ferme. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de : «Savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Relier les transformations de la lithosphère au mouvement des plaques (documents c et g). Rendre fonctionnel un schéma de la partie externe de la Terre (documents c et g). Relier les mouvements des plaques à l ouverture et à la fermeture d un océan (documents c et g). 32 Les mouvements de la surface de la Terre

Réponses aux questions posées 1. n вa d la d a i anda, в c c : d v can a gn d l g f e d laв d âg d n l p pa ra à la d a. n в c p nॐ n g og d é v can 2. n c a p s é ƣgn d la d a, p l laв âg d c l anc laв s éca n d pa e d a d la d a e d n в laв n cॐ l e ac la l. n p d c en d d la l d c a p a f m a n вa d la d a g âc a v can m. 3. n c a l f m p oc d la ac a n вa d la f oc an e s en c n d p en p en p d and s é ƣgn d la f в la p a d-am ca n. n p d c en d d la p a a ca s en c la p a d-am ca n, dan l a n, e c d ac m n p od d m 4. p nॐ n p m l в d un oc an e la f ma d l a n вa d d a oc an p nॐ n p m la f m d un oc an e l en c m n d l dan l a n a n вa d f oc an 5. n вa d d a oc an d la l f m à pa d a n. n вa d f oc an d la l s en c dan l a n, c t ad pa d m d p en p p d Matériel et mise en œuvre : Le logiciel Tectoglob, téléchargeable gratuitement à l adresse : http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/ logiciels/tectoglob/index.html, permet de faire construire aux élèves les documents d et e : 1) Dans le menu Affi chage, sélectionner Séismes (doc d). 2) Dans le menu Mode, sélectionner Tracé d une coupe ; tracer le trait de coupe et cliquer sur OK. Ces documents peuvent également être construits à l aide du logiciel Sismolog (Jeulin). Exploitation du document e Afi n de mieux comprendre le déplacement des plaques au niveau de la fosse océanique, il est possible de fournir aux élèves une copie du document e afi n qu ils y tracent les plaques et leur mouvement. Exploitation des documents c et g La maquette «Tectonique des plaques» (Jeulin) permet de modéliser l âge et la symétrie des dorsales océaniques et la disparition d un océan. Le planisphère «Pangée et fonds océaniques» (Pierron) permet de relier l ouverture des océans au déplacement des continents. Modéliser les événements aux frontières de plaques à l aide de plaques de polystyrène (cf. activités précédentes) 1) Au niveau des dorsales : rajouter deux bandes de polystyrène (de même forme que la dorsale et de même épaisseur que la lithosphère océanique) de part et d autre de la dorsale. 2) Au niveau des fosses océaniques : découper dans la plaque de polystyrène représentant la lithosphère océanique une bande de même forme que la fosse et la faire passer sous l autre plaque. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 29 (activité 1). Des ouvrages généraux pour les élèves C. Naudin et M.-L. Cuq, Planète Terre, Dorlin Kindersley, 2003. M. Turner, La Terre, Gallimard Jeunesse, Paris, 2005. Des sites Internet Pour visualiser des animations sur la formation et la disparition de la lithosphère : http://www.biologieenfl ash.net/sommaire.html («fonctionnement d une dorsale : l accrétion» et «subduction») Pour visualiser une animation sur l ouverture de l Atlantique sud et l âge de la lithosphère : http://www.courscollegesvt. comchapitres_eleve/flash/deplacement_afrique_ amerdu_sud.swf Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les mouvements de la surface de la Terre 33

Activité 4 Les déformations des plaques Objectifs visés : Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : découvrir que les plaques se rapprochent les unes des autres non seulement au niveau des fosses océaniques mais également des chaînes de montagnes ; découvrir que les chaînes de montagnes sont des reliefs verticaux dus à la déformation des roches (plis, failles), elle-même due à une compression horizontale des roches lors de l affrontement de deux plaques. Ces connaissances sont construites à partir : de l observation d affleurements simples dans les Alpes, chaîne de montagne issue de l affrontement de la plaque africaine et de la plaque eurasienne ; de l utilisation de modèles analogiques permettant de comprendre qu une compression horizontale peut engendrer les déformations observées. Remarque 1 : Le document a présente le mouvement relatif de la grande plaque africaine par rapport à la plaque eurasienne. Remarque 2 : Le document b présente le plissement des roches et également une faille au niveau de la charnière du pli. Remarque 3 : L utilisation du modèle analogique avec de l argile ou de la farine à la place de roches rigides est l occasion de travailler avec les élèves les notions d intensité et de durée des forces réellement appliquées sur les roches, dont la plasticité est moins facile à appréhender. Connaissances construites : Dans les chaînes de montagnes, on observe des déformations des roches. L affrontement de deux plaques qui se rapprochent engendre la compression horizontale des roches, donc leur déformation. Ces roches déformées forment une chaîne de montagnes entre les deux plaques qui s affrontent. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de : «Savoir que la planète Terre présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité : Relier les mouvements des plaques à l ouverture et à la fermeture d un océan jusqu à la formation d une chaîne de montagnes (document f). 34 Les mouvements de la surface de la Terre

Réponses aux questions posées 1. n p l p m n e l fa dan l roc d d a ra oc m n d la p a a ca n, m «en» dan la p a e a. 2. l doc m n d, в un cॐ h a d c c d a g en a n un p m n d c c c l doc m n e, в un cॐ h a d c c d fa n en a n un p m n e un f ac d c c c n p d c en c c c mod a c m n n hy d d a : un cॐ h a d roc d a ra oc m n d d x p a l en a n la f ma d p m n e d fa 3. c ma c -c. 4. d x p a ra oc n l un d l a e s a n, l roc d m n (p m n e fa e c n l r d c a n d m agn an l c a n d m agn l c c d roc p e вn fa Mouvements qui sont la cause des déformations C C B faille B A Matériel et mise en œuvre : Pour réaliser la modélisation de la déformation des roches : 1 kg de farine (à diviser en quatre lots), une dizaine de craies de couleur écrasées, à mélanger avec les lots de farine, Maquette «Tectodidac» (Pierron) Remarque : en utilisant du plâtre, il est possible de conserver les déformations obtenues pour un cours ultérieur. Autres modélisations exploitables : Maquette «La machine à plis et à failles» (Jeulin) : les matériaux, disposés en couches, sont entraînés par des tapis roulants par enroulement autour de tiges actionnées manuellement. Maquette «Diversité des plis» (Jeulin) : 8 bandes de mousse souple de 4 couleurs reliées par leurs extrémités. Ressources : Film «T.P. Tectonique : extension et compression modélisées» (Pierron, 14 min) : présentation du matériel et réalisation de la manipulation. Modélisation des événements au niveau des chaînes de montagnes à l aide des plaques de polystyrène (cf. activités précédentes) Au niveau d une chaîne de montagnes : découper une bande dans une plaque de polystyrène au niveau d une chaîne de montagne et la faire passer sous l autre plaque : il se forme un relief. Remarque : il se forme également un relief à côté des fosses océaniques, lorsqu on place un morceau de polystyrène sous la plaque chevauchante. Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 29 (activité 1). Coll., Himalaya-Tibet, le choc des continents, CNRS Editions et Muséum d Histoire naturelle, Paris, 2002. Lemoine M. et al., De l océan à la chaîne de montagnes, SGF Géosciences, 2003. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Les mouvements de la surface de la Terre 35

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. Définitions A. 3. B. 1. C. 5. D. 2. E. 4. 2. QCM 1. b et c. 2. b. 3. a. 4. Représentez dorsale océanique fosse océanique 3. Photo-mystère Cette photographie représente une fissure au niveau d une dorsale émergée (Islande) : on y reconnaît en effet des prismes de basalte (chapitre 2) montrant qu il s agit de roches volcaniques ; ces roches ne sont pas recouvertes de végétaux, elles sont donc récentes. plaque plaque plaque J applique mes connaissances Exercice guidé 5. Reconstituer l histoire de l Inde grâce à l étude des vitesses de déplacement des plaques 1. Depuis 80 millions d années, l Inde est remontée vers le nord, vers la plaque eurasienne. 2. Distance parcourue par l Inde de 20 Ma à 0 Ma : 850 km. Vitesse = 850 km/20 Ma = 42,5 km/ma = 42,5 mm/an De 20 millions d années à aujourd hui, l Inde s est déplacée à la vitesse de 42,5 mm/an. 3. De 80 Ma à 65 Ma, la vitesse de déplacement de l Inde a augmenté (de 90 à 130 mm/an). De 65 Ma à 0 Ma, la vitesse de déplacement de l Inde a diminué (de 130 à 42,5 mm/an). 4. L Inde a commencer à ralentir il y a 65 Ma, donc l Himalaya a commencé à se former il y a 65 Ma. 5. Depuis 80 Ma, l Inde remonte vers le nord. Il y a 65 Ma, elle a rencontré la plaque eurasienne : leur affrontement a entraîné la formation de la chaîne de l Himalaya. Depuis 65 Ma, l Inde continue de remonter vers le nord à une vitesse plus faible (donc la chaîne de l Himalaya continue de se former). 6. La tectonique des Antilles 1. Les indices montrant que les Antilles sont une région présentant une limite de plaque sont la présence d une fosse océanique et de nombreux volcans alignés (premier document) ainsi que de nombreux séismes (second document). 2. A Guadeloupe 0 50 100 150 200 profondeur (km) 100 200 B distance (km) mouvement des plaques lithosphériques 36 Les mouvements de la surface de la Terre

7. L histoire de l Atlantique 1. L âge de la lithosphère diminue de 0 Ma à 180 Ma de chaque côté quand on s éloigne de la dorsale Atlantique. 2. Au niveau de la dorsale, deux plaques lithosphériques s écartent donc l une de l autre et il y a formation de la lithosphère de ces deux plaques au fur et à mesure qu elles s écartent. 3. L océan Atlantique est apparu il y a 180 Ma. Depuis cette époque, il s est agrandi (éloignant les deux Amériques de l Europe et de l Afrique). Il continue actuellement de s ouvrir. Voir aussi l animation sur le site : http://www.courscollegesvt.com/chapitres_eleve/ Flash/deplacement_afrique_amer_du_sud.swf 8. Découvrir les profondeurs de la Terre 1. Évolution de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur dans la Terre. 2. De 0 à 50 km de profondeur, la vitesse des ondes sismiques augmente de 3,5 km/s à 4,7 km/s. De 50 à 100 km de profondeur, la vitesse des ondes sismiques est constante à 4,7 km/s. De 100 à 150 km de profondeur, la vitesse des ondes sismiques diminue de 4,7 à 3,8 km/s. 3. On peut donc en déduire que la limite entre la lithosphère rigide (grande vitesse des ondes sismiques) et l asthénosphère moins rigide (faible vitesse des ondes sismiques) se situe à 100 km de profondeur. 10. La naissance d une nouvelle plaque 1. Les volcans de la région du rif est-africain sont alignés : il s agit donc d une limite de plaque. 2. Au niveau du rift, les données GPS indiquent que les deux plaques s écartent. 3. On peut donc imaginer que si ce mouvement se poursuit, un océan va se former au niveau du rift est-africain. 11. Le futur visage de la Terre 1. En comparant les deux planisphères, on remarque que la Méditerranée aura disparu dans 150 Ma. 2. Les océans qui commenceront à se fermer d ici 150 Ma sont l océan Atlantique et l océan Indien (on peut observer des fosses océaniques autour). 3. Dans 250 Ma, on peut imaginer que tous ces océans seront fermés et donc tous les continents seront regroupés. 9. Le massif Armoricain 1. Le massif Armoricain a une altitude maximale de 300 m (417 m au Mont des Avaloirs, Mayenne). 2. Les indices permettant d affirmer que le massif Armoricain est une ancienne chaîne de montagnes sont : son altitude en certains points, l inégalité de son relief (cf. carte) ainsi que la présence de roches plissées (cf. photographie). 3. Les roches ayant été plissées il y a 380 millions d années, on peut en déduire que le massif Armoricain s est formé il y a 380 millions d années. 4. Le massif Armoricain est une très vieille chaîne de montagnes, qui n a actuellement qu une faible altitude, contrairement aux chaînes de montagnes récentes. Donc on peut imaginer que le massif Armoricain a été érodé depuis 380 millions d années. Les mouvements de la surface de la Terre 37

Chapitre L activité de la planète : Je m interroge sur ces documents Le premier et le deuxième documents permettent de constater que l Homme subit des manifestations de l activité interne de la Terre (éruptions volcaniques et séismes). La notion de risque est abordée avec la première photo : il y a risque lorsqu un événement géologique menace directement l Homme. Le troisième document montre que les zones à risque sont sous surveillance étroite. Ces constats conduisent les élèves à s interroger sur les zones à risque sismique ou à risque volcanique sur la planète et donc sur la manière de prévoir et de se protéger de ces risques. Le terme de prévention doit être compris par les élèves comme une protection a priori et non au moment de la catastrophe. Autres documents utilisables : vidéogrammes concernant les dégâts matériels et humains d une éruption volcanique ou d un séisme. Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances L activité de la planète engendre des risques pour l Homme. Le risque géologique est défini par l éventualité qu un phénomène dangereux survienne et par les dégâts humains et matériels qu il peut causer. Le modèle tectonique actuel permet à l Homme de définir les principales zones à risque sismique et/ou volcanique. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Mobiliser ses connaissances en situation afin d apprécier le risque d accidents naturels. Exploiter une représentation cartographique afin de situer des zones à risques [Compétence 5], [Compétence 4 B2i domaine 1-4] Exemples d activités Recensement et localisation des séismes et des volcans actifs sur le territoire français à partir de cartes, grâce à un logiciel de visualisation ou un site Internet. [B2i] Recherche d informations sur des événements catastrophiques dans la région, sur les risques volcaniques ou sismiques. 38 L activité de la planète : des risques pour l Homme

des risques pour l Homme L Homme réagit face aux risques qu il connaît en réalisant : une prévention volcanique efficace qui passe par la prévision des éruptions fondée sur la surveillance et la connaissance du fonctionnement de chaque volcan et par l information et l éducation des populations ; une prévision sismique basé sur l information et l éducation des populations (zones à risques à éviter, constructions parasismiques, conduites à tenir avant, pendant et après les séismes). La prévision des séismes est impossible actuellement. L Homme met alors en place un plan d aménagement du territoire ainsi qu un plan de secours et un plan d évacuation des populations. Exploiter des textes, photos, vidéogrammes afin de montrer la prise en compte du risque par l Homme. Observation d un vidéogramme présentant des moyens de prévention des risques sismiques ou volcaniques. Appréciation du risque pour une région donnée par une mise en relation de documents. Évaluation des risques sismiques dans une région à partir de la lecture d une carte de sismicité. Repérage de l obligation de construction parasismique et de limitation de l occupation des zones à risques dans un plan d aménagement du territoire. Analyse de documents concernant l information des populations. Les acquis de l École primaire Programme officiel paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet du B.O. : http://www. education.gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_ annexe5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Sécurité» : la compréhension des manifestations de l activité interne de la Terre permet aux élèves de mieux intégrer les informations qui leur sont données sur les risques liés aux séismes et au volcanisme et les techniques mises en œuvre pour les prévoir et s en protéger. Ce chapitre peut également être intégré à la construction du thème «Statistiques» : les périodes de séismes ou d éruptions volcaniques ainsi que la prévision approximative de la date d un prochain séisme ou d une prochaine éruption sont des données issues de calculs statistiques. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene 0601554D.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/ bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : «découvrir comment l Homme peut veiller aux risques naturels volcaniques et sismiques» ; «comprendre qu un effet peut avoir plusieurs causes agissant simultanément, percevoir qu il peut exister des causes non apparentes ou inconnues» comme pour la prévision sismique ; «mobiliser ses connaissances en situation», par exemple «veiller au risque d accidents naturels : risque géologique et tectonique des plaques». Cette partie sur les risques sismiques et volcaniques «peut faire l objet d un travail sur projet.» Attitudes développées «la responsabilité individuelle et collective face à l environnement» ; «l esprit critique : distinction entre le prouvé, le probable ou l incertain, la prédiction et la prévision» notamment pour la prévision des séismes ; «la prise de conscience d enjeux de société». B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre, parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves» : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 81) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.5 : «Je sais réaliser un graphique de type donné» en réalisant un histogramme représentant l évolution du nombre de séismes avant une éruption volcanique du Piton de la Fournaise (Réunion), à l aide du tableur OpenOffice. Le site : http://www.didiersvt.com/4/b2i/04.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : le tableau du nombre de séismes ayant précédé l éruption du 26 décembre 2005 du Piton de la Fournaise, l aide à l utilisation d OpenOffice Calc. L activité de la planète : des risques pour l Homme 39

Activité 1 Des risques engendrés par l activité de la planète Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : constater que les séismes et les éruptions volcaniques sont des phénomènes périodiques ; constater que les zones de risque sismique et de risque volcanique sont localisées aux limites des plaques lithosphériques, selon le modèle de la tectonique des plaques ; comprendre que le risque volcanique ou sismique est lié à la probabilité d un séisme ou d une éruption volcanique, mais également à la présence humaine. Ces connaissances sont construites à partir de la comparaison de la localisation des séismes, des volcans de la population à l échelle du globe d une part et de la population à l échelle locale d autre part. Le volcan de la Martinique est choisi comme exemple car c est un volcan français, qui fut très meurtrier au cours du XX e siècle. Remarque : Les termes d aléa (éventualité qu un phénomène dangereux survienne) et d enjeu (dégâts humains et matériels qu il peut causer) ne sont pas explicitement au programme et n ont donc pas été employés dans ce chapitre. Connaissances construites Les séismes et les éruptions volcaniques sont des phénomènes périodiques qui peuvent se reproduire. Il y a risque géologique dans une zone donnée quand l Homme et ses constructions peuvent être atteints par des catastrophes naturelles (séismes, volcans). Le modèle actuel de la tectonique des plaques permet de définir les principales zones à risque sismique et volcanique. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à : Mobiliser ses connaissances en situation afin d apprécier le risque d accidents naturels (documents a à f). Exploiter une représentation cartographique afin de situer des zones à risques (documents a à d et f). 40 L activité de la planète : des risques pour l Homme

Réponses aux questions posées 1. r m e l r v can im an a n вa d l m d p a la p a h ma n e im an, c pa ex m dan l nd en nd, a x n a Ja. 2. L ac m e v can d la a n s ex pa la loca a d c î à p m d un f oc an, d c d un l m d p a. n p p n d m e d é v can p od enc ca c d p nॐ n p od n p mƣn r g m n dan c r g. 3. a d -d - anc e en z à r v can f ca m m e e Matériel et mise en œuvre : Le logiciel Tectoglob, téléchargeable gratuitement à l adresse : http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/ logiciels/tectoglob/index.html, permet de faire construire aux élèves les documents a et b : 1) Pour réaliser le document a : dans le menu Affi chage, sélectionner Séismes ; puis Volcans. 2) Pour réaliser le document b : dans le menu Affi chage, sélectionner Population. 3) Pour modifi er les couleurs des points, dans le menu Affi chage, sélectionner Choix, cliquer sur les carrés de couleur pour les modifi er, puis cliquer sur OK. Le document a peut également être construit à l aide du logiciel Sismolog (Jeulin). Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur n 9 «Volcans et séismes» ; n 10 «Dom-Tom et risques majeurs», Collection Éduquer pour prévenir les risques majeurs : aléas et enjeux, CNDP, Paris, 2003. «Les risques telluriques», revue Géosciences n 4, BRGM, 2006 (téléchargeable en pdf sur http://www.brgm.fr/publication.jsp). «Les bleus de la Terre», revue Théma n 8, CNRS, 2005 (téléchargeable en pdf sur http://www2.cnrs.fr/presse/thema/650.htm). Coll., «Développer les connaissances des risques naturels pour mieux les prévenir», InfoTerre n 10, BRGM, 2006 (téléchargeable en pdf sur http://www.brgm.fr/publication.jsp). Des ouvrages généraux pour les élèves (pour le CDI) E.Beaumont, Les volcans, Fleurus, 2004. S. Rabaudin, Ouragans, séismes, tsunamis, La Terre se déchaîne, Éditions de la Martinière, Paris, 2006. lƣn d v can, c e là c t в la ma d la p a ma n a (p c ). 4. a a n e c d c un z à r g og é ca e e un l m d p a l p od n r g m n d m d c e ca e cॐ un v can e d à p fƣ en en é d c c. 5. z à r m v can d c d n en f c d l éвn a un m un é v can p od e en f c d la d n d la p a r an d ê a n pa l m l é v can. L étude des documents a et b est l occasion pour les élèves de préciser si leur région comporte des risques volcanique et/ou sismique. Pour une étude du risque sismique en France métropolitaine, se reporter à l exercice guidé (p 77). Pour l exploitation du document c, il est possible de reprendre l étude faite du séisme de 2004, en Guadeloupe (p 8). D autres informations sur la montagne Pelée se trouvent sur de nombreux sites Internet pour prolonger l exploitation des documents d et e. D autres exemples de volcans, sont bien illustrés sur des sites Internet comme la Soufrière de Guadeloupe. L. Sutherland, Volcans et tremblements de Terre, Larousse explore, 2001. Des sites Internet Pour accéder au portail de la prévention des risques majeurs en France : http://www.prim.net Pour avoir des précisions sur la Montagne Pelée (situation géographique et éruptions précédentes de 1902) : http://www.univ-orleans. fr/sciences/geologie/res_ped/volcano/pelee2002/ et le site : http://perso.orange.fr/dmo/martinique/montpelee/ html/sommaire.htm Pour avoir des informations sur la Soufrière de Guadeloupe : http://www.ipgp.jussieu.fr/~beaudu/soufriere.html Des vidéogrammes L éruption de la Montagne Pelée (8 mai 1902), SFRS, 1974. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L activité de la planète : des risques pour l Homme 41

Activité 2 La prévision et la prévention du risque volcanique Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire comprendre aux élèves : la nécessité d avoir recours, pour la prévision d une éruption volcanique, non seulement à la surveillance du volcan mais à la connaissance de son fonctionnement par le passé ; la nécessité, pour faire une prévision efficace, d une surveillance permanente des volcans ; les mesures préventives liées au risque volcanique ; la distinction entre la «prévision» et la «prévention». Ces connaissances sont construites à partir : de l étude de documents concernant les techniques de connaissance et de surveillance d un volcan, ici avec l exemple déjà étudié dans l activité 1, la Montagne Pelée de Martinique ; de l étude du PPR (Plan de Prévention des Risques) et des consignes de la préfecture de Martinique en cas d éruption volcanique. Connaissances construites La prévision consiste à prévoir la date et le type d éruption volcanique. La prévention consiste à agir avant l éruption pour limiter ses dégâts. Les éruptions volcaniques peuvent être prévues à quelques années près par la connaissance du volcan et à quelques jours près par la surveillance du volcan. Le type d éruption volcanique peut également être prévu par la connaissance et la surveillance du volcan. L Homme peut prévenir les risques d une éruption volcanique grâce à un plan d aménagement du territoire tenant compte des précédentes éruptions volcaniques et par l information de la population locale sur la manière d agir en cas d éruption. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à : mobiliser ses connaissances en situation afin d apprécier le risque d accidents naturels (documents a et c) ; exploiter une représentation cartographique afin de situer des zones à risque (document c) ; exploiter des textes, photos, vidéogrammes afin de montrer la prise en compte du risque par l Homme (documents b à e). 42 L activité de la planète : des risques pour l Homme

Réponses aux questions posées 1. r g og enc pa l p a van à p m d la agn e ƣ d un é p a (p d d gâ, ƣ d un é magma (бa c d d gâ. 2. mod ca d un v can a çan un é l a gm n a d la f nc d m l g m n d v can, l a gm n a d la t m a e la mod ca d la cॐ d ga s éc a an d v can. 3. an d вn d in d r g m n l c c h ma n dan l z ayan d à é a n pa l é v can dan l d é c c c ƣ n à n вa a n pa un é v can d m m ty la l p c d n 4. p g la p a d un é v can, a nd à la p a loca à в r g m n l in ma c e à évac l d en e d. 5. n p vƣ un é v can en c a an e en в an l v can ; p g d un é v can pa un p an d am nag m n d t ƣ ada e en p a an à évac. Matériel et mise en œuvre : Le fonctionnement d un volcan peut également être abordé grâce à l étude de vidéogrammes (cf. Ressources), de pages Internet (cf. activité 1) ou de ressources locales pour les Dom-Tom concernés. De même les méthodes de surveillance des volcans peuvent être présentées grâce à des vidéogrammes ou l étude de pages Internet (cf. Ressources). Pour la présentation des méthodes de prévention, il faut privilégier les exemples locaux dans les Dom-Tom concernés. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 41 (activité 1). Dossier d information sur le risque Volcanisme, Ministère de l Écologie et du Développement durable (téléchargeable en pdf sur le site Internet : http://www.prim.net/professionnel/ documentation/dossiers_info/nat/low/maqid_volca.pdf) Des ouvrages généraux pour lee élèves A. Langley, La nature en furie, Rouge & Or, 2006. S. Van Rose, La colère des volcans, Gallimard, 2006. Des sites Internet Pour s informer sur les techniques de surveillance des volcans : http://www.techno-science.net/forum/index.php, rechercher le dossier «Surveillance des volcans» avec les termes «surveillance» et «volcans» Pour suivre l actualité des volcans actifs dans le monde : http://www.volcan-actif.com/archives.htm et pour avoir une surveillance vidéo en direct de nombreux volcans : http://decobed.club.fr/camerasvolcans.html http://www.ipgp.jussieu.fr/pages/0303.php : observatoires volcanologiques et sismologiques français Pour travailler sur les volcans en Martinique, ce site Internet présente les différents types d éruptions volcaniques en Martinique : http://www.univ-orleans.fr/sciences/geologie/ res_ped/volcano/pelee2002/. Ce site recense les signes qui auraient permis de prévoir l éruption de 1902 en Martinique http://decobed.club.fr/laprevision.html : Pour avoir le PPR de toutes les communes de Martinique : http://www.martinique. equipement.gouv.fr/risques/ Pour travailler sur l exemple du Piton de la Fournaise (Réunion), ce site fournit les rapports d activité du volcan http://ovpf. univ-reunion.fr/ Des vidéogrammes DVD «C est pas sorcier : Phénomènes géologiques», (Les volcans, L Etna), 2002. DVD «C est pas sorcier : Volcans, séismes et tout le tremblement», (La Réunion), 2002. Risques volcaniques aux Philippines, ProLP, 1996. «Au cœur de la Fournaise», La cinquième voyage, 2001 : le travail de l observatoire du Piton de la Fournaise avant et pendant l éruption. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L activité de la planète : des risques pour l Homme 43

Activité 3 La prévision et la prévention du risque sismique Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire comprendre aux élèves : qu un séisme est difficile à prévoir car la connaissance et la surveillance du fonctionnement d une faille ne permettent pas de prévoir de manière certaine un séisme ; que la prévention est d autant plus importante que la prévision d un séisme n est pas possible ; les différents types de mesures préventives liées au risque sismique : plan d aménagement du territoire, constructions parasismiques, information de la population. Ces connaissances sont construites à partir de l étude de documents concernant : les techniques de connaissance d une faille, la faille nord anatolienne (la surveillance des failles françaises est uniquement sismique). la fiabilité des signes précurseurs des séismes ; les mesures préventives de la commune de Lambesc (Bouches-du-Rhône), dont le nouveau collège a été construit selon les normes parasismiques imposées par le PPR de la commune. Connaissances construites La prévision consiste à prévoir l emplacement, la date et la magnitude d un séisme. La prévention consiste à agir avant le séisme pour limiter ses dégâts. Si l emplacement et la magnitude d un séisme peuvent être prévus, la date de ce séisme reste totalement inconnue car les signes précurseurs des séismes ne sont pas fiables. L Homme peut cependant prévenir les risques d un séisme grâce à un plan d aménagement du territoire imposant la constructions de bâtiments parasismiques dans certaines zones et par l information de la population locale sur la manière d agir en cas de séisme. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à : mobiliser ses connaissances en situation afin d apprécier le risque d accidents naturels (document a) ; exploiter une représentation cartographique afin de situer des zones à risques (documents a et d) ; exploiter des textes, photos, vidéogrammes afin de montrer la prise en compte du risque par l Homme (documents b, d à f). 44 L activité de la planète : des risques pour l Homme

Réponses aux questions posées 1. p oc a n m t c a a p a m n l a n вa d la p d fa d 70 km d l g n a pa enc ca, a n вa d la m d a ma a. m m nac d c la d an, ca a d la, t в j à c. 2. m p вn d c m n ê p à c t m ca m m c a n gn p c p m d p vƣ un m en 1975 en n, c gn n pa t l ( m d 1976) i p od n an ê d m. 3. an d вn d im d r g pa a m a x c c r a dan l d n z m a r m, c p m d p g l p a m a r m. 4. p g la p a d r m, c d bâ m n pa a m c e -à-d n ca n pa l d un m, e in m la p a d la c d à t n en ca d m. 5. n p d c m n p vƣ un m, ma l p g d m pa un p an d am nag m n d t ƣ ada cॐ an d r g m n a pa a m p l bâ m n e en in man la p a d la c d à t n en ca d m. Matériel et mise en œuvre : L étude de la prévision et de la prévention des séismes peut également être présentée grâce à l étude de vidéogrammes, ou de pages Internet (cf. Ressources). Pour l étude de la prévention des séismes, les ressources locales doivent être privilégiées au niveau des régions concernées (certains Dom-Tom, région PACA, Pyrénées) : se renseigner auprès des mairies locales, qui peuvent fournir un PPR (ou un extrait) ainsi que les consignes locales de sécurité en cas de séisme. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 41 (activité 1). Dossier d information sur le risque Séisme, Ministère de l Écologie et du Développement durable (téléchargeable en pdf à http://www. prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/ nat/low/seisme.pdf) Des sites Internet Pour avoir des informations sur la localisation des séismes turcs http://www.ipgp.jussieu.fr/~lacassin/webtecto/rech/ tectorecherche/izmitweb/izmitfr.html Pour connaître l historique des séismes en France : http:// www.sisfrance.net/ Pour connaître les différents séismes de la région Provence Alpes Côte d Azur : http://www.azurseisme.com/index.html Pour avoir des informations sur l exemple du collège de Lambesc : http://www.edusismoprovence.ac-aix-marseille.fr/ 1/13_details/jpurnal4/index.htm Pour avoir des informations sur les constructions parasismiques : http://www.savoirs.essonne.fr/dossiers/la-terre/ geophysique/article/type/0/intro/des-batiments-quiresistent-aux-seismes/ Pour avoir des informations sur les mesures de prévention de risque sismique dans chaque région française : http:// planseisme.fr/pages/accueil.aspx Des vidéogrammes DVD «Volcans, séismes et tout le tremblement», C est pas sorcier («Les séismes» : prévision sismique en Turquie) Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L activité de la planète : des risques pour l Homme 45

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a, b. 2. b et c. 3. b. 4. a et b. 2. Vocabulaire et rédaction Le risque sismique est la probabilité qu un séisme se produise et cause des dégâts humains ou matériels. Le risque volcanique est la probabilité qu une éruption volcanique se produise et cause des dégâts humains ou matériels. 3. Définitions A. 2. B. 4. C. 1. D. 3. 4. Questions-réponses 1. Les deux critères qui permettent de déterminer si une zone est soumise à un risque sismique est l éventualité qu un séisme se produise dans cette zone et le fait que l Homme ou ses construction puisse être touchés par ce séisme. 2. À choisir parmi la surveillance sismique (sismomètre), la surveillance de la déformation du volcan (distancemètre, inclinomètre, GPS) et la surveillance des gaz s échappant du volcan (thermomètre et sondes chimiques). 3. Non, les volcans ne sont pas tous dangereux pour l Homme car ils ne sont pas tous proches des constructions et des populations humaines (ex. volcans des dorsales océaniques). 5. Photo-mystère Ce sont des cendres qui recouvrent la ville de Plymouth (Montserrat, Antilles). Il y a en effet rarement de la neige aux Antilles et il est précisé que la ville de Plymouth se trouve à côté d un volcan, la Soufrière de Montserrat (en activité depuis 1995 : une grande partie de l île est évacuée depuis lors). J applique mes connaissances Exercice guidé 6. Analyser le risque sismique en France 1. Pour déterminer le risque sismique dans chaque région, on regarde l intensité et la fréquence des séismes qui s y sont produits depuis 1000 ans. 2. Dans les Alpes-Maritimes, trois séismes d intensité VIII et VIII-IX et un séisme d intensité IX (en Italie) se sont produits depuis 1000 ans, donc il y a eu en moyenne un séisme d intensité VIII tous les 333 ans et un séisme d intensité IX, donc les Alpes-Maritimes sont en zone II (risque moyen). En Meurthe-et-Moselle, aucun séisme d intensité supérieure à VII ne s est produit depuis 1000 ans, donc la Meurthe-et-Moselle est en zone 0 (risque négligeable mais non nul). 3. Les différentes régions de France métropolitaine où le risque sismique est grand (moyen) sont les Pyrénées, la Provence-Alpes-Côte d Azur et le sud de l Alsace. 7. Surveillance des volcans par satellite 1. Deux mois avant l éruption, le volcan apparaît bleu en image infra-rouge donc il est froid ; deux semaines avant l éruption, certaines zones apparaissent rouges en image infra-rouge donc elles sont plus chaudes. 2. Juste avant une éruption volcanique, du magma chaud monte vers la surface donc la température de la surface du volcan augmente. 3. L éruption du 9 mai 2006 a pu être prévue quelques semaines à l avance car la surveillance satellitaire par infra-rouges a permis de détecter une augmentation de sa température et donc une montée de magma chaud. 46 L activité de la planète : des risques pour l Homme

8. Risque de coulée de lave à la Réunion 1. Entre 1972 et 2000, il y a eu 32 coulées à l intérieur de l Enclos Fouqué (en comptant toutes les coulées d une même année comme des coulées différentes quand elles partent d un point différent) et 3 coulées hors Enclos. 2. La plupart des coulées de lave du Piton de la Fournaise s écoulent dans l Enclos Fouqué, où il n y a aucune construction humaine. Donc on considère que les éruptions du Piton de la Fournaise ne sont pas dangereuses pour l Homme. 3. Les villages soumis à un risque de coulée de lave sont les villages de Bois-Blanc et du Tremblet, qui sont localisés proches des anciennes coulées de lave hors Enclos. 4. Les séismes enregistrés du côté nord de l Enclos pouvaient annoncer une future coulée de lave hors Enclos du côté nord, qui aurait pu arriver jusqu au village de Bois-Blanc. Ce village a donc été évacué. 9. Un séisme, des effets différents 1. La ville de Lourdes se trouve en zone sismique II (risque moyen). 2. Les principales stations de la ville de Lourdes où le sol amplifie les ondes sismiques sont les stations PMP (caserne des pompiers), AUZ (école d Auzon), SER (serres municipales) et SAN (sanctuaire). 3. Les terrains qui peuvent amplifier les ondes sismiques sont donc les terrains glaciaires quaternaires (PMP, AUZ), les flyschs (SER) et les alluvions actuelles (SAN). 4. Les bâtiments construits sur ces terrains devraient être bâtis selon les normes parasismiques pour éviter leur effondrement en cas de séisme important. 10. Zones à risque sismique et volcanique 1. Les principales régions d Amérique du sud soumises à un risque sismique ou volcanique sont les régions à l ouest. 2. L Homme pense que des séismes ou des éruptions volcaniques peuvent se produire dans ces régions car elles sont situées au niveau d une limite de plaque (et de nombreux volcans et séismes s y sont déjà produits). 3. Les dorsales se trouvent au niveau des limites de plaque au milieu des océans. Elles ne sont pas considérées comme des zones à risque sismique ou volcanique car il n y a aucune construction humaine à ce niveau (sauf en Islande!). 11. Évacuer 34 000 personnes? 1. Les manifestations du volcan qui ont montré qu il allait bientôt entrer en éruption sont les secousses sismiques, les coulées de lave, les panaches de fumées et la déformation du volcan. 2. À partir du 28 avril 2006, certaines zones autour du volcan ont été évacuées car des coulées de lave ont commencé à s échapper du sommet, menaçant certaines zones. 3. Le 13 mai 2006, les autorités indonésiennes ont donné l ordre d évacuation générale car la veille, les premières nuées ardentes se sont échappées du sommet, menaçant l ensemble de la population vivant près du volcan. 12. Surveillance continue 1. Avant une éruption, la pente du volcan, la hauteur du volcan et la distance entre deux points A et B augmentent. Pendant une éruption, la pente du volcan, la hauteur du volcan et la distance entre deux points A et B diminuent. 2. Avant une éruption, le magma monte dans la chambre magmatique, qui gonfle, ce qui fait gonfler le volcan. Pendant une éruption, le magma sort de la chambre magmatique et s échappe à l extérieur du volcan donc la chambre magmatique et le volcan se dégonflent. 3. Les inclinomètres, les distancemètres et les altimètres permettent de mesurer le gonflement du volcan avant une éruption et donc de prévoir une éruption volcanique. Ils sont donc utilisés dans la surveillance des volcans des zones à risque volcanique. L activité de la planète : des risques pour l Homme 47

Chapitre La reproduction La progression des activités n est pas calquée sur l ordre de présentation des notions à construire proposé dans le programme. Il nous a semblé préférable de partir de ce que l on peut immédiatement appréhender par l observation, à savoir les comportements avant d orienter les investigations vers des phénomènes dont l étude nécessite l utilisation d un matériel adapté. Je m interroge sur ces documents Le premier document donne l occasion de mobiliser les pré requis de l école primaire concernant la reproduction sexuée. On identifie un accouplement qu a priori on pense nécessaire à l accomplissement de cette fonction. De l observation des deux autres photographies naît une apparente contradiction : les moules, d une part, les plantes, d autres part, se reproduisent de façon sexuée mais ne s accouplent pas. On est ainsi amené à l idée d une diversité des modalités de la reproduction sexuée chez les êtres vivants que l on se propose de découvrir. On peut alors formuler le problème : «Comment se réalise la reproduction sexuée?» Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances La reproduction sexuée animale comme végétale comporte l union d une cellule reproductrice mâle et d une cellule reproductrice femelle. Le résultat de la fécondation est une cellule-œuf à l origine d un nouvel individu. L union des cellules reproductrices mâle et femelle a lieu dans le milieu ou dans l organisme. 48 La reproduction sexuée Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Identifier un problème et mettre au point une démarche de résolution. [Compétence 7] Observer, questionner, argumenter afin de reconnaître une reproduction sexuée à l origine d un nouvel individu. Observer, argumenter afin de distinguer une fécondation interne d une fécondation externe. Questionner, formuler une hypothèse et la valider afin d identifier des causes du rapprochement des cellules reproductrices. Exemples d activités Conduite et observation d un élevage dans les limites de la réglementation. Analyse de stratégies comportementales favorisant le rapprochement des partenaires. Exploitation de résultats d expériences montrant l attraction de cellules reproductrices. Réalisation d une préparation microscopique montrant l attraction des cellules reproductrices. Mise en culture de pollen en présence ou non de coupes de pistil.

sexuée Des mécanismes à l échelle des l individus et des cellules reproductrices favorisent la fécondation. Exploiter des textes, photos vidéogrammes pour établir l unité de la reproduction. [Compétence 4- B2i domaines 1 et 3], [Compétence 5] Manipuler : réaliser une observation microscopique des caractéristiques de cellules reproductrices animales ou végétales. Respecter les consignes de fiches techniques. [Compétence 7] Rechercher l information utile et mobiliser ses connaissances en situation afin de replacer un organisme vivant dans la classification. [Compétence 7] Étude pratique d une fécondation externe chez un animal ou un végétal aquatique. Positionnement des êtres vivants étudiés dans la classification actuelle. Les acquis de l école primaire et du collège Le programme officiel de l école primaire, paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 est consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/ default.htm La fiche 7 des documents d application des programmes «Divers modes de transmission de la vie», consultable sur le site du CNDP http://www.cndp.fr/, liste les connaissances construites dans le cycle 2 et dans le cycle 3. En sixième, l étude du peuplement des milieux a donné l occasion d évoquer la reproduction sexuée, notamment chez les végétaux sans toutefois aborder l étude de cette fonction et en particulier de la fécondation. On a, par ailleurs, introduit la notion de cellule, pré requis indispensable pour aborder ce chapitre. Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «environnement et développement durable». Il permet, en effet, d apporter des connaissances relatives à la diversité des êtres vivants à travers l étude de leur comportement reproducteur. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : «modalités de la reproduction des organismes vivants» ; «pratiquer la démarche scientifique» (observer, formuler et valider une hypothèse, argumenter) ; «manipuler» en réalisant une préparation microscopique. Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre «le sens de l observation» et notamment en ce qui concerne la reproduction des êtres vivants, les analogies et les différences ; «la curiosité pour la recherche des causes des phénomènes naturels». B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 99) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.1 : «Je sais modifier la mise en forme des caractères et des paragraphes», en mettant en forme un article de presse sur une page, à l aide du logiciel Open Office, téléchargeable à l adresse http://fr.openoffi ce.org Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/05.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : le document à compléter Comportement.doc ; un fichier texte Loup.doc ; une photographie Photo_loups.jpg ; une aide à l utilisation d OpenOffice. La reproduction sexuée 49

Activité 1 Le comportement reproducteur Objectifs visés Cette activité permet de découvrir la diversité des comportements des êtres vivants au moment de la reproduction révélant un éventail de situations entre l absence d accouplement et l accouplement s accompagnant d une pénétration. Cette idée pourra être utilement reprise en troisième au moment de l étude de l évolution. Les observations réalisées chez l oursin permettent, par ailleurs, d envisager la participation d autres phénomènes à l accomplissement de la reproduction sexuée. Connaissances construites Des mécanismes à l échelle des individus favorisent la fécondation. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de connaissances relatives aux modalités de la reproduction des organismes vivants. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Saisir des informations relatives au comportement reproducteur des êtres vivants dans des textes et des photographies (tous les documents). Comparer les différents comportements (tous les documents). Communiquer les résultats de la comparaison sous la forme d un tableau. 50 La reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. Rapprochement des partenaires Mouflon Grenouille Combattant Oursin Pénétration 2. бa c d an ma x, l cॐ m n r od c fav l ra oc m n p mƣn é ƣ d pa na x : - m p ex c pa l mâ l f anc d la f m c l cॐ a an ; - ra oc m n d c r od c c la g n ; - p n a d p n dan l vag n c l m. l n, pa c, l cॐ m n r od c n s accॐ agn pa d ra oc m n d pa na x n p a d mand c n e a, c c an ma, la r od c x. Matériel et mise en œuvre : Les exemples ont été choisis de façon à montrer une gradation dans le rapprochement des sexes. On pourra, pour atteindre cet objectif, utiliser d autres exemples présentant les mêmes situations. On peut aussi évoquer le cas des oiseaux dont l accouplement, comme celui des batraciens, consiste en un accolement des orifi ces reproducteurs mais chez lesquels la fécondation est interne alors qu elle est externe chez les batraciens. En s appuyant sur les photographies du CD d accompagnement, le questionnement peut être modifi é de façon à privilégier les apprentissages relatifs à la démarche scientifi que. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur T. Lodé, Stratégies de reproduction des animaux, édition Dunod, 2001. E. Danchin, L.A. Giraldeau, F. Cézilly, Écologie comportementale : cours et sujets corrigés, édition Dunod, 2005. Aaron et Passera, Les sociétés animales. Évolution de la coopération et organisation sociale, De Boeck, 2000. D. Mac Farland, Le comportement animal : psychobiologie, éthobiologie et évolution, De Boeck, 2001. Des ouvrages généraux pour les élèves M. Barré, M. Tranier, Comment se reproduisent les animaux?, édition Mango, 1994. Des vidéogrammes : J.-P. Macchioni., Chronique de libellules, Aster-Films du silence (K7 Pal de 22 min). H. Conge, La reproduction sexuée des Vertébrés, Jeulin (K7Pal, 34 min). L élevage et la reproduction de la poule, Pierron (DVD ou K7 Pal, 15 min). L élevage et la reproduction du mouton, Pierron (DVD ou K7 Pal, 15 min). La reproduction de la carpe, Pierron (DVD ou K7 Pal, 10 min). La reproduction de la vache, Pierron (DVD ou K7 Pal, 12 min). Des sites Internet Pour avoir des informations sur le mode de vie de nombreux animaux (avec des photographies) : http://www.dinosoria. com/science_vie.htm Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La reproduction sexuée 51

Activité 2 La fécondation Objectifs visés Cette activité a pour objectif, en continuité avec l activité précédente, de comprendre comment la reproduction sexuée est assurée chez l oursin et, au delà, de montrer que, quels que soient les comportements reproducteurs, la reproduction sexuée comporte toujours une fécondation aboutissant à une cellule œuf, point de départ d un nouvel individu. Connaissances construites La reproduction sexuée, animale comme végétale, comporte l union d une cellule reproductrice mâle et d une cellule reproductrice femelle. Le résultat de la fécondation est une cellule-œuf à l origine d un nouvel individu. L union des cellules reproductrices mâle et femelle a lieu dans le milieu ou dans l organisme. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction des connaissances relatives aux «modalités de la reproduction des organismes vivants». Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Réaliser une préparation microscopique des gamètes d oursin pour définir leurs caractéristiques et découvrir quelques aspects de la fécondation (document a). Saisir des informations à partir de textes, de photographies et de l observation de préparations microscopiques (documents b à d). Utiliser judicieusement les informations saisies pour justifier et argumenter (documents b à d). 52 La reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. L e l m pa un m m an ; i c n d cy a m e un n a, c e d c un c. ma d p d éga m n un n a e a un c. 2. l n, la f c da e ex n pa c e r a dan l m, à l ex d l gan m f m. l m, la f c da e in n pa c e r a à l in d l gan m f m. 3. c d la f c da, un ma d p n dan un. a f d n a d ma d aвc c d l d la m m e c a à la f ma d la c -œ d l d в m n e à l g n d un n в ind d d la m m e c. Matériel et mise en œuvre : Le choix de l oursin pour l étude de la fécondation externe résulte de la prise en compte des critères suivants : facilité avec laquelle on peut obtenir un grand nombre de gamètes ; existence, dans les catalogues courants, de vidéogrammes qui peuvent être utilisés comme documents de substitution, montrant le comportement des oursins au moment de la reproduction et les principales étapes de la fécondation ; abondance de la littérature scientifi que traitant de ce sujet. On peut, pour faciliter la mise en œuvre de l activité pratique, consulter en particulier le site Internet : www.snv.jussieu. fr/bmedia/oursanilab/index.htm Il est cependant possible d utiliser d autres supports comme la moule. On peut, dans ce cas, s inspirer des informations fournies par le site : www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/ evaluation/college/moule/moule0.html Dans le cadre de la démarche scientifi que, la réalisation de l activité pratique et l utilisation du document b permettent de vérifi er l hypothèse relative à la nature des liquides rejetés par les oursins mâles et femelles. C est la vérifi cation de cette hypothèse qui amène à la découverte de la fécondation externe. Ainsi, la construction de cette notion résulte de la réalisation d une activité qui n est pas imposée puisqu elle constitue une étape d une investigation. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur C. Thibault, M.-C. Levasseur, La reproduction chez les mammifères et l homme, édition Ellipses marketing, 2001. T. Darribère, Le développement d un mammifère : la souris, édition Belin, 2003. C.-L. Gallien, Biologie, tome 3 : Reproduction et développement, édition Presses Universitaires de France PUF, 1997. D. Richard et al., Physiologie des animaux, tome 2, «Construction de l organisme, homéostasie et fonctions de relation» (chapitre 6 : «La reproduction»), édition Nathan Université, 1999. M. Rieutord et D. Pichard, Physiologie animale, tome 2 : «Les grandes fonctions», édition Masson, 1999. Des sites Internet Pour la réalisation de la fécondation chez l Oursin : www.snv. jussieu.fr/bmedia/oursanilab/index.htm ainsi que : http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/oursin/ oursinfec.htm Pour avoir le détail des étapes de la fécondation chez l Oursin : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/oursinmdc/p2 fecond2.html Pour la réalisation de la fécondation chez la Moule : http:// www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/evaluation/college/ moule/moule0.html Pour voir un film d une fécondation et du début du développement embryonnaire : http://ecynthia.free.fr/activites.htm Des vidéogrammes : H. Conge, La fécondation chez l Oursin, Jeulin (DVD ou K7 Pal, 16 min). J. Saab, Fécondation «in vidéo» (K7 Pal de 25 min). L oursin : gamètes, fécondation et développement, Pierron (DVD ou K7 Pal, 11 min). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La reproduction sexuée 53

Activité 3 La rencontre des cellules reproductrices Objectifs visés Il s agit, à présent, de montrer qu il existe d autres mécanismes que le rapprochement des partenaires sexuels qui favorisent la rencontre des gamètes. C est encore l oursin, chez lequel on n a observé aucun rapprochement des partenaires sexuels qui légitime cette investigation. Puis nous pourrons étudier le cas des végétaux. Connaissances construites Des mécanismes à l échelle des cellules reproductrices favorisent la fécondation. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de connaissances relatives aux modalités de la reproduction des organismes vivants. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Réaliser une préparation microscopique (document a). Saisir et utiliser des informations à partir de l observation de la préparation microscopique réalisée pour mettre en évidence l attraction qu exerce les ovules sur les spermatozoïdes (document a). Utiliser les informations fournies par un compte-rendu d expérience pour mettre en évidence la nature chimique de l attraction (documents b à e). 54 La reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. l an ma x, l c x f m ex c n un a ac d na c m l c x mâ 2. l p an à f la g m na d g a n d p n s n в l, ra oc, la c r od c c mâ d la c r od c c f m p a l r nc. 3. t l ê van la r nc d c x e fav pa un a ac d c r od c c mâ pa l c r od c c f m tube pollinique Élément contenant des substances extraites d ovules de clivia Matériel et mise en œuvre : Étude de l oursin On utilise à nouveau l oursin, en cohérence avec l activité précédente. Dans cette activité aussi, on peut modifi er le questionnement afi n d identifi er davantage les étapes de la démarche d investigation. L activité pratique proposée avec l oursin débouche sur la formulation d une hypothèse, celle qui, pour expliquer l attraction des spermatozoïdes suggère l existence d une substance secrétée par les ovules. Le document b sert alors à valider l hypothèse. Étude des plantes à fleurs Le choix de l amaryllis a été fait en fonction de la taille de la fl eur et de la simplicité de son organisation mais d autres exemples, comme la tulipe, peuvent également convenir. La dissection d une fl eur a été réalisée en sixième. On peut Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 53 (activité 2). H. Camefort, Repoduction et biologie des végétaux supérieurs, édition Doin, 1997. T. D. Denis, Plant Physiology, Biochemistry and Molecular Biology, Longman Scientific & Technical, 1992. C. Kleiman, La reproduction des Angiospermes, édition Belin sup, 2001. D. Robert et al., Biologie végétale, tome 3 : «La reproduction», édition Doin, 1998. D. Pol, Travaux pratiques de biologie, protocoles de réalisation de fécondation chez l oursin, la moule, l huître, l hermelle, le fucus, Ascophylum, édition Bordas, 1994. Taiz et Zeiger, Plant Physiology, The Benjamin Cummings Publishing Company Inc, 1998. toutefois, après avoir rappelé le vocabulaire relatif aux différentes pièces fl orales inviter les élèves à supprimer les pétales afi n de découvrir le pistil et les étamines puis à découper en long, à l aide d un scalpel ou plus simplement à écraser le pistil afi n de découvrir les ovules. On peut, souvent observer, au cours de cette manipulation, des grains de pollen sur le stigmate. En cohérence avec le programme de sixième, on peut alors s interroger sur la relation qui existe entre la nécessité d une pollinisation mise en évidence en sixième et la formation de la graine. L utilisation de documents photographiques permet de mettre en évidence la germination des grains de pollen assurant la rencontre des cellules reproductrices. C est alors que l hypothèse d une attraction comparable à celle observée chez les animaux peut être formulée. Les résultats de la manipulation réalisée avec la clivia confi rment cette hypothèse. Des sites Internet Pour avoir des conseils sur la réalisation de l expérience de mise en évidence d une attraction des gamètes : http://www.snv. jussieu.fr/bmedia/oursanilab/index.htm Pour faire une expérience virtuelle sur l attraction des gamètes d Oursins : http://b2dsvt.free.fr/ctsvt/documents/4/partie %20C/Fecondation%20oursin/main.swf Des vidéogrammes : H. Conge, La fécondation chez l Oursin, Jeulin (DVD ou K7 Pal, 16 min). La reproduction des plantes à fleurs, Pierron (DVD ou K7 Pal, 9 min). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La reproduction sexuée 55

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. b. 2. a. b. 3. a. b. 2. Vocabulaire et rédaction a. La reproduction sexuée comporte une fécondation chez les animaux et chez les végétaux. b. La cellule œuf est le résultat de la fécondation. c. La rencontre des cellules reproductrices peut avoir lieu dans l organisme ou dans le milieu de vie. 3. Définitions 1. 3. 2. 4. 3. 2. 4. 1. 4. Un schéma1 noyau membrane 3 cytoplasme noyau Fusion des noyaux 2 Quelques étapes de la fécondation J applique mes connaissances Exercice guidé 5. Solidarité 1. La bouvière A est un mâle ; la bouvière B est une femelle. 2. Le tube ventral favorise probablement la ponte de la bouvière femelle à l intérieur de la moule en s insinuant entre les deux valves de la coquille. Le changement de couleur du mâle favorise probablement le rapprochement des partenaires sexuels. 3. Chez la bouvière, la fécondation est externe. 4. Les éléments pondus par la femelle dans la moule sont des ovules. 5. La moule doit probablement favoriser la rencontre des cellules sexuelles et la protection des petits de la bouvière. 6. 1. Le coq et la couleuvre Espèce Rapprochement Pénétration des partenaires Coq Favorisé par la Non parade nuptiale Couleuvre Oui Oui 2. Chez le coq et la couleuvre, la fécondation est interne. 56 La reproduction sexuée

7. Histoire de crapauds 1. La fécondation se réalise dans l eau. 2. Chez le crapaud, la fécondation est externe. 3. «Au cours de l accouplement, deux cordons d ovules sont émis par l orifice reproducteur de la femelle». 8. Attraction! 1. Dans le dispositif a, les spermatozoïdes sont répartis de façon uniforme ; dans le dispositif b, ils sont rassemblés autour du tube. 2. Dans le dispositif b, les spermatozoïdes sont attirés par la substance émise par les ovules et imprégnent le tube. 3. Le dispositif témoin permet d affirmer que l attraction des spermatozoïdes est due à la substance émise par les ovules et non à la seule présence du tube. 9. L élevage de la truite 1. Les boules orangées sont probablement des ovules et la laitance du sperme. 2. L hypothèse précédemment formulée est valide car le mélange de ces deux substances est à l origine de la reproduction de la truite. 3. La laitance doit contenir des spermatozoïdes. 4. Le phénomène non observable et expliquant l apparition des alevins est la fécondation des ovules par les spermatozoïdes. 5. La technique utilisée dans cet élevage augmente la production car elle augmente le nombre de naissances en favorisant la fécondation. 10. Se passer du mâle 1. La reproduction des pucerons ne peut être qualifiée de sexuée car, ne faisant intervenir qu un seul individu, elle ne peut pas comporter de fécondations. 2. Charles Bonnet recouvre la feuille d un pot de terre dépourvu d orifice pour être certain qu il n y a pas eu d accouplement avec un éventuel partenaire sexuel. 11. Les algues aussi 1. Les renflements portés par les pieds de fucus contiennent des cellules reproductrices. 2. Le document c montre l attraction exercée par l ovule de fucus sur les spermatozoïdes de la même espèce. C est la première étape de la fécondation. 3. Les cellules reproductrices mâles et femelles sont rejetées dans l eau. La fécondation est donc externe. Sac Sac Cellule reproductrice femelle Renflement Renflement Cellule reproductrice mâle La reproduction sexuée 57

Chapitre L influence des conditions du Je m interroge sur ces documents La première photographie présente des ours blancs dans leur milieu de vie, cette espèce est menacée par la modification de la banquise. La deuxième photographie met en relation la prolifération des pigeons en milieu urbain et l augmentation de la quantité de nourriture disponible. La troisième photographie présente des constructions de nids pouvant accueillir les cigognes durant leur difficile migration. Ainsi, le premier document expose un exemple d espèce menacée de disparition en rapport avec une modification de son milieu de vie. Les deuxième et troisième documents suggèrent une relation probable entre le devenir des espèces et le succès de leur reproduction et mettent en évidence l influence de l Homme. Ces différents constats débouchent sur une série de questions. Le devenir d une espèce dépend-il de son succès reproducteur? Si oui, le succès reproducteur, donc le devenir d une espèce, dépend-il de la quantité de nourriture disponible? Comment et pour quelles raisons l homme agit sur la reproduction des êtes vivants? Le problème à résoudre se pose : «comment les conditions du milieu influent-elles sur la reproduction sexuée et le devenir d une espèce». Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances La reproduction sexuée permet aux espèces de se maintenir dans un milieu. Les conditions du milieu influent sur la reproduction sexuée ainsi que sur le devenir d une espèce. Les ressources alimentaires du milieu influent sur la reproduction sexuée. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, questionner afin de relier l influence de facteurs du milieu sur la reproduction et le devenir d une espèce. Exploiter des textes, tableaux, graphiques afin de mettre en relation les données des différentes courbes de taux de reproduction d une espèce en fonction des ressources alimentaires. [Compétence 4 B2i domaines 1 et 3], [Compétence 5]. Exemples d activités Mise en relation du devenir d une espèce avec les ressources alimentaires du milieu. 58 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée

milieu sur la reproduction sexuée Connaissances L Homme peut ainsi influer sur la reproduction sexuée et ainsi porter atteinte ou préserver ou recréer une biodiversité. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, questionner afin de mettre en relation l influence d une action de l Homme et le devenir d une espèce. S informer, se documenter. [Compétence 4 B2i domaine 4] Exploiter des textes, tableaux, graphiques, photos, vidéogrammes afin d établir l influence de l homme sur la biodiversité. [Compétence 4 B2i domaines 1 et 3], [Compétence 5] Exemples d activités Étude d un exemple d aménagement influençant le taux de reproduction des espèces. [B2i] Étude d un exemple de pollution influençant le taux de reproduction des espèces. [B2i] Étude à partir de documents d un exemple de lutte biologique fondée sur la connaissance de la reproduction. [B2i] Les acquis de l École primaire et du collège Le programme officiel de l école primaire, paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 est consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/ default.htm La fiche 10 des documents d application des programmes «Rôle et place des êtres vivants dans leur milieu», consultable sur le site du CNDP http://www.cndp.fr/, liste des connaissances construites dont certaines sont en rapport avec ce chapitre : les êtres vivants d un même milieu dépendent souvent les uns des autres ; il existe par exemple des dépendances alimentaires ; par son action, l Homme modifie les milieux. En sixième, on met en évidence l influence directe ou indirecte de l Homme sur le peuplement du milieu selon ses choix d aménagement, ses besoins alimentaires ou industriels. Le programme de cinquième permet d expliciter une relation constatée en sixième : en agissant sur le milieu, l Homme influe sur la reproduction. Or, la reproduction conditionne le devenir des espèces. Donc l Homme influe sur le peuplement du milieu. Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe5.pdf Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Environnement développement durable». Les élèves sont sensibilisés à l impact, sur les populations animales, des modifications des milieux. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Ce chapitre participe : à la construction de connaissances relatives à l influence de l Homme sur les écosystèmes (influence des activités humaines sur le taux de reproduction des espèces) ; à la formation de l élève au questionnement de faits observés (influence des facteurs du milieu sur la reproduction et le devenir d une espèce) ; au développement de la capacité à utiliser les langages scientifiques : tableau, graphiques (relation entre reproduction et conditions du milieu). Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre Faire preuve d esprit critique en distinguant une hypothèse d un fait établi par l expérience. Devenir responsable face à l environnement en prenant conscience de l influence des activités humaines sur la biodiversité. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 117) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.5 : «Je sais réaliser un graphique de type donné» en réalisant une représentation graphique de l évolution de deux populations de chenilles à l aide du logiciel Excel. Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/06.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : un fichier texte Chenille.doc, le document à compléter Chenille.xls, une aide à l utilisation d Excel. L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée 59

Activité 1 Le maintien des espèces dans les milieux Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à valider l existence d une relation entre le maintien d une espèce dans son milieu et son succès reproducteur. La comparaison du nombre de lièvres communs et de celui des lapins de garenne montre que l abondance d une espèce est en rapport avec sa prolificité. L exemple du guépard montre que l extinction d une espèce peut s expliquer par une reproduction insuffisante liée à la mauvaise qualité du sperme. Connaissances construites La reproduction sexuée permet aux espèces de se maintenir dans un milieu. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de connaissances relatives aux modalités de la reproduction des êtres vivants. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité S interroger sur les mécanismes étant à l origine de l abondance ou de l extinction des espèces dans les milieux (documents a, b et c). Formuler des hypothèses explicatives (document d). Relier le devenir d une espèce à son succès reproducteur (document e). 60 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. la n d ga e p a dan l l c n pa c i a n a ma x p ra d m n, ma a pa c l nॐ d p pa an e l nॐ d p pa p e p g and. 2. L ex nc d g a d e p a m n en ra aвc l fa nॐ m n d ma d pa ml d m e d ma d m aвc l f p c n ag d ma d an ma x. Matériel et mise en œuvre : Exemple du lapin de garenne La comparaison du lapin de garenne et du lièvre commun, espèces différentes mais ayant des morphologies et des biologies très voisines permet de réinvestir, au début de l investigation, la notion d espèce, construite en sixième. Elle permet, d autre part, pour les mêmes raisons, d orienter plus facilement l investigation vers l établissement d une relation entre l abondance d une espèce dans un milieu et la qualité de sa reproduction. Exemple du guépard Le cas du guépard (qui s appuie sur la thèse de doctorat vétérinaire «Fertilité du guépard mâle» soutenue à Lyon en 1996 par C. Thévenin) donne l occasion de travailler 3. ma n n d e c dan l m d e d c a pa la r od c. quelques étapes de la démarche scientifi que et de montrer, en particulier la différence existant entre un indicateur et une validation par l expérience : les informations fournies par le document d permettent d envisager l existence d une relation entre l extinction du guépard et la qualité médiocre du sperme des mâles de cette espèce. Seule l expérience menée en laboratoire, permettant d isoler les facteurs soupçonnés, permettent de valider cette relation. On a ainsi l opportunité de travailler la rigueur scientifi que et, au delà, de faire appréhender par les élèves, la différence essentielle entre un fait supposé et un fait établi. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur F. Ramade, Le grand massacre, l avenir des espèces vivantes, édition Hachette Littérature, 1999. F. Ramade, Éléments d écologie : écologie fondamentale, édition Dunod, troisième édition 2003. F. Ramade, Éléments d écologie : écologie appliquée : action de l homme sur la biosphère, édition Dunod, 2005. C. Lévêque, La Biodiversité, dynamique biologique et conservation, édition Dunod, 2001. C. Thibault, A. Beaumont, M.-C. Levasseur, La reproduction des vertébrés, édition Dunod, 1998. R. Barbault, Écologie des populations et des peuplements, édition Masson, 1981. R. Barbault, Écologie des peuplements : structure, dynamique, évolution, édition Masson, 1992. R. Dajoz, Dynamique des populations, édition Masson, 1974. Des ouvrages généraux pour les élèves S. Pollock, L écologie, une science pour l environnement, Les yeux de la découverte, édition Gallimard, 1994. Des sites Internet Pour avoir des informations sur la reproduction du Lapin de garenne : http://www.cuniculture.info/docs/biologie/ biologie-07-3.htm Pour avoir des informations sur la reproduction du Lièvre commun : http://www.geml.fr/mammifere/lagomorphe/ lievre.html Pour avoir des informations sur le Guépard (site du CRESAM (Conservation et reproduction des espèces sauvages africaines menacées) : http://www.cresam.fr/projets.htm Des vidéogrammes : J.-P. Macchioni, Chronique de libellules, Aster-Films du silence (K7 Pal de 22 min). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée 61

Activité 2 Taux de reproduction et quantité de nourriture Objectifs visés Cette activité permet de valider l existence d une relation entre la reproduction d une espèce et la quantité de nourriture disponible. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de connaissances relatives à l existence d interactions entre les êtres vivants dans un même milieu. Connaissances construites Les conditions du milieu influent sur la reproduction sexuée ainsi que sur le devenir d une espèce. Les ressources alimentaires du milieu influent sur la reproduction sexuée. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité S interroger sur les variations annuelles de certaines populations (documents a, b et e). Formuler l hypothèse d une relation entre la reproduction d une espèce et la quantité de nourriture disponible (documents c et e). Tester l hypothèse formulée en utilisant les résultats d expériences (documents d et f). Réaliser un élevage de daphnies (documents e et f). 62 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. va a d nॐ d c d c id n à c d cam agn 2. nॐ d c e p a m n en ra aвc la an d n d, c e -à-d aвc l nॐ d cam agn 3. r a d l ex nc c m n c hy : l nॐ d c e l ta x d r od c a gm n n aвc la an d n f n a x c 4. nॐ d œ c n dan la poc inc a c d da n e p a m n l à la an d n d, c e à d à la an d p y anc. 5. r a c m n c hy : l nॐ d œ a gm n l la an d n e r g m n r n в. 6. va a a d ta x d r od c d c ê van d c en ra aвc la an d n d. Matériel et mise en œuvre : Cette activité se prête particulièrement bien à l entraînement des élèves à la démarche scientifi que. Dans les deux exemples proposés, on dispose de documents permettant d envisager l existence d une relation puis de résultats d expériences permettant de confi rmer ces relations. En utilisant le CD d accompagnement, il est possible, en différant la présentation des résultats d expériences, de faire travailler les élèves sur leur conceptualisation. Cette même activité donne l occasion de réaliser un élevage de daphnies. On peut se procurer des œufs sur le site : http://www.aqualiment.com et trouver des conseils pratiques sur le site www.clevislauzon.qc.ca/professeurs/biologie/ faucheja/pdf/daphnies2 et dans les pages vertes du bulletin de l APBG (1993 N 1 CE. 14). Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 61 (activité 1). Des sites Internet Pour avoir des informations sur la biologie de la Chouette effraie : http://www.oiseaux.net/dossiers/gilbert.blaising/la.chouette.effraie.html Des vidéogrammes : Voir la liste proposée p. 61 (activité 1). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée 63

Activité 3 Activités humaines et reproduction des êtres vivants Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à découvrir : comment, en luttant contre les ravageurs, l Homme influe sur la reproduction des êtres vivants et sur la biodiversité ; comment la lutte biologique préserve davantage la biodiversité que la lutte chimique. Connaissances construites L Homme peut aussi influer sur la reproduction sexuée, et ainsi porter atteinte ou préserver ou recréer une biodiversité. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à la construction de connaissances relatives à l influence de l Homme sur les écosystèmes et, en particulier sur la biodiversité. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité S interroger sur l influence qu ont les activités humaines sur le taux de reproduction des êtres vivants (documents a et b). Comprendre les moyens de lutte utilisés contre les ravageurs (documents e, f et g). Utiliser les langages scientifiques (tableaux, graphiques) pour établir et expliquer des relations entre les activités humaines, la reproduction des êtres vivants et la biodiversité (documents c, d et h). 64 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée

Réponses aux questions posées 1. ag pa l u a d DDT, la co d œ d ba a d avan l éc. L u a d DDT a d c un in nc d c l nॐ d na anc e i en a n un d m n d la p a d ba a d 2. DDT ayan é in d à pa d 1970, la p a d ba a d s e p og вm n r c à pa d c da. 3. e n c a d l m l p a d l a pa c la la в n d la p d g a n d ra n e d m n d c la a e l a danc d la r c. 4. t a m n r a a p e d d m n la p a d l a. 5. a l og e un t a m n e cac pa c e l m la p a d l a. 6. ac h ma n un e la r od c d ê van : - la l c m c l ravag p avƣ p c nc la d a d c a n e c e d m n a n la od в ; - en u an d anc n pa dang p l en m n, la l og r c davan ag la od в. Matériel et mise en œuvre : Dans le cas, où d autres exemples que ceux proposés dans le manuel sont utilisés, il faudra veiller à disposer, pour chacun d eux, de documents permettant de mettre les élèves en situation et de documents permettant de mener à bien les investigations. Pratiquer une démarche scientifique Comme dans l activité précédente, il est possible, en utilisant le CD d accompagnement, d entraîner les élèves à la démarche scientifi que. Ainsi, le document a, utilisé seul dans un premier temps, permet d identifi er un problème, celui de la disparition des balbuzards ; le document b permet de formuler une hypothèse, celle d une relation entre la diminution de la population de balbuzards et l utilisation du DDT ; les documents c et d permettent de valider l existence d une telle relation. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 61 (activité 1). E. Barriuso, Estimation des risques environnementaux des pesticides, éditions de l INRA, 2003. Des sites Internet Pour avoir des informations au sujet du balbuzard : http:// balbuzard.lpo.fr/ et au sujet de l effet de la pollution sur le balbuzard : http://www.ecoinfo.org/env_ind/region/ osprey/osprey_f.cfm Pour avoir d autres exemples de luttes biologiques notamment par les insectes : http://www.inra.fr/internet/hebergement/ OPIE-Insectes/luttebio.htm De même, à partir du seul document e, on peut s interroger sur les moyens à mettre en œuvre pour limiter les dégâts causés par les larves de lobélia. On peut, ensuite, associer les élèves à la définition d une technique en utilisant le document f puis le document g lorsque la réfl exion est suffi samment avancée. Enfi n, le document h permet de tester l effi cacité de la technique décrite. Pour de plus amples informations : concernant le balbuzard, on peut consulter le site www. on.ec.gc.ca/wildlife/factsheets/fs_osprey-f. (Le déclin et la reconstitution des populations de balbuzards dans le bassin des grands lacs) ; concernant le lobésia, on peut consulter les sites : www.inra.fr/theses/resumes/maher.html qui permet d accéder à la thèse de N. Maher. www.bioch-physiol.univ-montp2.fr : une approche intégrée en protection des cultures. L exemple particulier des coccinelles et des pucerons : http:// www.coccinelles.com/francais/cadrefrancais.htm Pour consulter un site Internet sur l extinction des espèces : http://ecologie.nature.free.fr/pages/dossiers/dossier_ extinction_des_especes.htm Des vidéogrammes : R. Foucher, J. P. Ravez, La Biodiversité, édition CNDP(K7). J. Lecomte (et J.-C. Onillon, J. Voegele, M. Stengel, N. Hawlitzky, J. Cals-Usciati, P. Usciati), Lutte biologique contre la pyrale du maïs, édition CNRS, 1993, (K7 VHS de 20 minutes). J. Lecomte (et C. Martin, Y. Trottin-Caudal, D. Grassely), Utilisation d insectes auxiliaires dans la lutte intégrée sous serres, édition CNRS, 1993 (K7 VHS de 22 minutes). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée 65

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a et c 2. c 3. a et c 2. Définitions 1. Biodiversité : diversité des espèces dans un milieu donné. 2. Lutte biologique : technique permettant de limiter la population d un ravageur sans utiliser de produits toxiques pour les autres espèces. 3. Taux de reproduction : nombre moyen de naissances par femelle et par an. 4. Les grands moyens Cette pratique est défavorable à la biodiversité. En effet, les insecticides détruisent non seulement les ravageurs dont on veut limiter la population mais de nombreuses autres espèces. 5. Un schéma fonctionnel Augmentation de la quantité de nourriture dans un milieu Augmentation du taux de reproduction des espèces dans un milieu 3. Vocabulaire et rédaction 1. Les activités humaines, en augmentant le taux de reproduction des espèces, favorisent la biodiversité dans un milieu. 2. Les insecticides diminuent les taux de reproduction des êtres vivants dans un milieu. 3. Contrairement aux insecticides, la lutte biologique favorise la biodiversité dans un milieu. Disparition d une espèce d un milieu Diminution du taux de reproduction d une espèce J applique mes connaissances Exercice guidé 6. Une pluie féconde 1. Plantes annuelles Insectes végétariens Lézard déserticole d Arizona 2. Lorsque la pluviométrie augmente, la quantité de plantes annuelles et d insectes végétariens augmentent. 3. Le graphique montre que le nombre de jeunes lézards augmente avec la pluviométrie. 4. La reproduction du lézard de l Arizona dépend, comme celle de tous les êtres vivants, de la quantité de nourriture disponible. Or, la quantité de nourriture disponible augmente avec la pluviométrie. Donc, la reproduction du lézard de l Arizona augmente avec la pluviométrie. 7. Sous le soleil des tropiques 1. Les performances de reproduction des chèvres du groupe 1 sont supérieures à celles du groupe 2. 2. Une des hypothèses possibles est : les différences précédemment constatées sont probablement en rapport avec la quantité de nourriture disponible : le groupe 1 se reproduit mieux parce qu il dispose de pâturage de meilleure qualité. 66 L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée

8. Une guêpe bien utile 1. La dispersion du trichogramme dans le champ de maïs a pour effet de diminuer le nombre de larves de pyrale parce que les femelles de cette guêpe détruisent les œufs du papillon. 2. L utilisation d insectes, est un exemple de lutte biologique car elle n utilise aucune substance toxique pour l environnement. 9. La sirène, une espèce en voie d extinction 1. L extinction des dugongs peut être en rapport avec la pollution, avec l utilisation de filets par les pêcheurs, avec la disparition progressive des prairies marines, avec le taux de reproduction très bas. 2. Les mères dugong ne donnent naissance à un seul petit tous les 4 ou 5 ans, seulement si la quantité de nourriture est suffisante. Il est donc très important de préserver les prairies marines, source exclusive d alimentation des dugongs pour ralentir l extinction de cette espèce. 10. Les dégâts de la pyrale du tronc 1. Cette technique consiste à piéger les mâles qui sont attirés par la substance odorante produite par les femelles et donc à limiter le nombre d accouplements. 2. Cette technique est efficace car le nombre de captures augmente avec la quantité de substance utilisée. 3. Il est inutile d utiliser des doses supérieures à 0,5 mg par hectare parce qu au delà de cette dose, le nombre de captures n augmente plus de façon sensible. 11. Sur les plages de Vendée 1. La plage est importante dans la vie des gravelots car ils se nourrissent des nombreux animaux qu ils y découvrent à marée basse et parce que les femelles y pondent leurs œufs. 2. La fréquentation des touristes a entraîné la diminution du nombre de couples nicheurs probablement parce que la destruction des œufs a entraîné une diminution de la population de ces animaux. 3. Pour éviter la disparition du gravelot sur les plages de Vendée, il est donc important de délimiter, par des barrières, des espaces interdits aux touristes à l intérieur desquels les œufs pondus par les femelles seront préservés. 12. 1. 120 100 80 60 40 20 Copépodes et phytoplancton nombre moyen d œufs 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 nombre d algues par mm 3 2. La quantité d œufs pondus augmente lorsque le nombre d algues par mm 3 augmente. 3. Comme chez tous les autres êtres vivants, la reproduction des copépodes dépend de la quantité de nourriture disponible, en particulier, la fécondité augmente lorsque la quantité d algues présente dans le milieu augmente. L influence des conditions du milieu sur la reproduction sexuée 67

Chapitre Devenir apte à se Je m interroge sur ces documents L ensemble de ces photographies met en scène des adolescents qui sont au cœur de ce chapitre. Le rapprochement entre les garçons et les filles à l adolescence, évoqué par la première photographie, permet aux élèves de s interroger sur les modifications comportementales accompagnant la puberté. L étude du comportement sera développée à l occasion de séquences d éducation à la sexualité avec les personnels impliqués, notamment les personnels de santé. Ainsi, ce document constitue un point d ancrage dans une approche de l éducation à la sexualité et une opportunité d ouvrir le dialogue avec les élèves en classe. La deuxième photographie et le texte qui l accompagne invitent l élève à relier l acquisition de la capacité de se reproduire avec la maturité sexuelle intervenant à l âge de la puberté. En outre, ce texte participe à une première prise de conscience de l élève en matière de responsabilité individuelle. Enfin, les photographies associées au troisième document évoquent des transformations physiques qui interviennent à la puberté chez le garçon et la fille : l acné et l apparition de la barbe chez le garçon. La confrontation de ces documents permet de formuler le problème : «Quelles transformations s opèrent à la puberté?» Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances L être humain devient apte à se reproduire à la puberté. Durant la puberté, les caractères sexuels secondaires apparaissent, les organes reproducteurs du garçon et de la fille deviennent fonctionnels. À partir de la puberté, le fonctionnement des organes reproducteurs est continu chez l homme, cyclique chez la femme jusqu à la ménopause. Les testicules produisent des spermatozoïdes de façon continue. À chaque cycle, un des ovaires libère un ovule. À chaque cycle, la couche superficielle de la paroi de l utérus s épaissit puis est éliminée : c est l origine des règles. 68 Devenir apte à se reproduire Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, questionner afin de relier l acquisition de la faculté de reproduction à certaines transformations physiques et physiologiques de la puberté. Exploiter des textes, des vidéogrammes afin de découvrir le rôle des organes reproducteurs. [Compétence 5 ] Réaliser un schéma fonctionnel des appareils reproducteurs de l homme et de la femme. Manipuler : réaliser une observation microscopique de cellule reproductrice. Respecter les consignes de fiches techniques. [Compétence 7] Observer, questionner, argumenter afin d expliquer l origine des règles. Exemples d activités Identification des transformations morphologiques et physiologiques apparues à la puberté. Étude de textes et de dessins historiques montrant différentes conception de la reproduction humaine. [Histoire des sciences] Identification sur un animal disséqué ou sur un écorché, des organes reproducteurs de l homme et de la femme. Observation de cellules reproductrices au microscope et comparaison de leurs caractéristiques. Comparaison des rythmes de production de cellules reproductrices chez l homme et chez la femme. Réalisation d un dessin d observation de cellules reproductrices. Mise en place d une démarche d investigation pour expliquer l origine des règles.

reproduire Les acquis de l École primaire Programme officiel paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm Au cycle 3 Transmission de la vie chez les êtres humains Il existe des différences entre l homme et la femme : l organisation du corps varie en fonction du sexe. À partir de la puberté, l homme produit des spermatozoïdes, la femme produit des ovules (âge variable). Documents d accompagnement Fiches 14, cycle 2 et 3 consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site. : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe5.pdf Ce chapitre a une double visée : poser les jalons scientifiques qui sous-tendent l éducation à la santé dans les domaines de la lutte contre les infections sexuellement transmissibles et de la contraception. Ce chapitre participe donc à faire prendre conscience à l adolescent de sa responsabilité individuelle et du respect de soi et d autrui. participer à la construction chez l élève d un mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde (calculs de la durée moyenne des règles et de la période moyenne de l ovulation). Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de connaissances et au développement de compétences : connaître «l organisation et le fonctionnement du corps humain» ; «savoir observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, argumenter» ; développer des habiletés manuelles, être familiarisé avec certains gestes techniques : réaliser l observation microscopique de cellules reproductrices ; réaliser une dissection de souris pour identifier des organes de l appareil reproducteur. Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre «le sens de l observation» ; «la curiosité pour la recherche des causes de phénomènes naturels» ; la responsabilité face à la santé. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 137) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.3 : «Savoir regrouper dans un même document des images et du texte», en lui proposant d insérer et de légender sur une même page deux images de spermatozoïde et d ovule en conservant la même échelle de taille. Le logiciel utilisé est OpenOffice Writer. (Tout autre logiciel de traitement de texte, tel que Word, peut être utilisé pour réaliser cette activité) Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/07.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : des fichiers images de spermatozoïde et d ovule humains ; l adresse pour le téléchargement du logiciel OpenOffice Writer ; une aide à l utilisation de OpenOffice Writer. Devenir apte à se reproduire 69

Activité 1 La puberté : notre corps se transforme Objectifs visés Cette activité a pour objectif de permettre à l élève d identifier des transformations pubertaires en relation avec l acquisition de l aptitude de l être humain à se reproduire : des transformations physiques (changement de la silhouette de garçon et de la fille, apparition des caractères sexuels secondaires, développement des organes reproducteurs) ; des transformations physiologiques associées au fonctionnement des organes reproducteurs. Connaissances construites Cette activité participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain qui se rapporte au socle commun de connaissances et de compétences. L être humain devient apte à se reproduire à la puberté. Durant la puberté, les caractères sexuels secondaires apparaissent, les organes reproducteurs du garçon et de la fille deviennent fonctionnels. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer, questionner afin de relier l acquisition de la faculté de reproduction à certaines transformations physiques et physiologiques de la puberté (documents a à f). 70 Devenir apte à se reproduire

Réponses aux questions posées 1. c d la p, d c ang m n p y c n a x d x x a a a n : la c ƣ anc en ta e en ma a n l d в m n d la p a n вa d gan g n a x. 2. A la p, a a a n d ca ac p à c ac n d x : - c l ga ç : p a dan, n a n a n вa d ag (ba ) e d t, d в m n d la m c a, m d la vƣx - c la f : d в m n d n é a g m n d ba n, fa p. 3. c d la p, la ma d gan r od c d ga ç e d la f a gm n n. p nॐ n accॐ agn n c t an ma : - a a d é ac a c l ga ç ; - a a d r g c la f. 4. an la p, l ca ac x c da a a a n (ba c l ga ç, d в m n d n c la f ). gan r od c d ga ç e d la f d в n e c nc n à f c. n, l ga ç e la f d n ca a d t an m la. Matériel et mise en œuvre : Les supports proposés sont de diverses natures (textes, schémas et photographie). Ils permettent à l élève de découvrir des transformations pubertaires : communes au garçon et à la fi lle : croissance en taille et en masse, développement des caractères sexuels primaires. Ce point se prête particulièrement à l utilisation de l informatique et peut donc contribuer à l évaluation de compétences qui relèvent du b2i (Voir exemple d activité envisageable à la page 137 du manuel). propres à chacun des sexes : l apparition des caractères sexuels secondaires. La mise en parallèle de ces documents permet d identifi er des relations entre la structure et le fonctionnement des organes reproducteurs à partir de la puberté. Ce fonctionnement sera précisé dans les activités 2 et 3 du chapitre. Ressources : Des ouvrages généraux pour les élèves Brochures destinées à l éducation à la sexualité des collégiens fournis par les personnels médicaux et paramédicaux de l établissement scolaire. Des sites Internet Pour décrire les transformations physiques, physiologiques et surtout psychologiques de l adolescence, sur le site Internet : http://www.prevention.ch/vivreadolescence.htm Pour présenter aux adolescents les changements pubertaires, deux sites Internet : http://www.vania.com/default_intro.html http://trucsdefi lles.gp-europe.net/infos/moinsde15ans/ corps/changements/ Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Devenir apte à se reproduire 71

Activité 2 Le fonctionnement de l appareil reproducteur Objectifs visés Cette activité permet aux élèves de mieux connaître l anatomie des appareils reproducteurs de l homme et de la femme et d identifier plus précisément l organisation des organes qui produisent respectivement les spermatozoïdes et les ovules. Les supports d étude proposés permettent de mettre en évidence le fonctionnement continu des organes reproducteurs de l homme et le fonctionnement cyclique de ceux de la femme. Connaissances construites Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider la connaissance de l organisation et du fonctionnement du corps humain. À partir de la puberté, le fonctionnement des organes reproducteurs est continu chez l homme, cyclique chez la femme. Les testicules produisent des spermatozoïdes de façon continue. À chaque cycle, un des ovaires libère un ovule. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Exploiter des textes afin de découvrir le rôle des organes reproducteurs (documents b et e). Réaliser un schéma fonctionnel des appareils reproducteurs de l homme et de la femme (documents a à f). Manipuler : réaliser une observation microscopique de cellules reproductrices (documents c et f). 72 Devenir apte à se reproduire

Réponses aux questions posées 1. gan p od n d c r od c c l t c c l h e l a c la f. gan pa 2. d un é ac a, l ma d p od pa l t c (dan l t m n c dan l cana d n avan d ê ex h d p n 3. l h, d m d ma d p od en c n pa l t c la f, un e l t l 28 j en pa l un d a 4. ma d d c a g d la ta e n m n éga à 60 m. d c a d e v m n d d am éga à 200 m en. 5. A pa d la p, l f c m n d gan r od c e c n c l h e cyc c la f. t c p od n en p man nc d ma d A c a cyc, un d a l un. Matériel et mise en œuvre : L appropriation de la connaissance de l organisation des appareils reproducteurs masculin et féminin peut être facilitée par l utilisation de documents numériques et la mise en parallèle de schémas légendés ou non (voir documents a et b des pages 122 et 123 du manuel). De tels documents constituent en outre des supports d auto-évaluation intéressants. Parmi les nombreuses ressources disponibles sur Internet, certaines animations au format Flash peuvent être citées. Pour découvrir l organisation de l appareil reproducteur de : la femme : http://www.biologieenfl ash.net/animation. php?ref=bio-0055-2 l homme : http://www.biologieenfl ash.net/animation. php?ref=bio-0056-2 Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur E. Marieb, Anatomie et physiologie humaines, édition Broché, 2005. Des sites Internet De nombreux cours en ligne apportent des compléments d information sur l organisation et le fonctionnement de l appareil reproducteur du garçon et de la fille. Sur les sites Internet suivant, des cours complets d embryologie détaillent certains aspects du fonctionnement des organes reproducteurs : http://pst.chez-alice.fr/svtiufm/vie.htm http://www.embryology.ch/francais/cgametogen/ planmodgametogen.html Pour apprendre à légender l appareil reproducteur de : la femme : http://www.biologieenfl ash.net/animation. php?ref=bio-0054-4 l homme : http://www.biologieenfl ash.net/animation. php?ref=bio-0058-4 Pour l observation de cellules reproductrices au microscope, des préparations microscopiques (spermatozoïdes, coupes de testicule, ovules dans des coupes d ovaires) peuvent être commandées chez les éditeurs spécialisés (sociétés Jeulin, Pierron, Sordalab...). Un cours de l université de Laval est accessible en ligne (au format PDF accompagné d un diaporama Powerpoint) : http://www.dgpc.ulaval.ca/bio90192/chap7/chap_7.htm Consulter le site suivant qui comporte des textes et des dessins historiques : http://www.dgpc.ulaval.ca/bio90192/chap7/ histrepr.htm Des animations consultables ou téléchargeables librement : http://www.biologieenfl ash.net Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Devenir apte à se reproduire 73

Activité 3 L origine des règles Objectifs visés Cette activité propose un premier niveau d explication de l origine des règles : un saignement qui résulte de l élimination périodique de la muqueuse utérine. L élève est ainsi amené à formuler des hypothèses qu il pourra alors réfuter ou valider au cours d une démarche d investigation authentique lui permettant d exercer son esprit critique. Connaissances construites Cette activité participe à consolider la connaissance de l organisation et du fonctionnement du corps humain qui se rapporte au socle commun de connaissances et de compétences. À partir de la puberté, le fonctionnement des organes reproducteurs est cyclique chez la femme jusqu à la ménopause. À chaque cycle, la couche superficielle de la paroi de l utérus s épaissit puis est éliminée : c est l origine des règles. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer, questionner, argumenter afin d expliquer l origine des règles (documents a à e). 74 Devenir apte à se reproduire

Réponses aux questions posées 1. a d m d un cyc m n e éga à 28 j 2. L é d d doc m n b e c p m d f m d x hy ex an l g n d r g : c e l a p d d ang l i ex un dan la t ॐ. c e l u a gn. 3. la p m hy e exac, l r g dƣвn p od a mॐ n d l a., l ca nd ind an l j d a e l p od d r g m c n e pa l ca c, c p m hy n p ex l g n d r g a c d hy p ê va d, a d mod ca cyc d la pa ƣ d l u ex n l a gn m n l d r g 4. A c a cyc, la c c c d la pa ƣ d l u s é a p e é m n : c e l g n d r g Matériel et mise en œuvre : Des préparations microscopiques en vente permettent d observer les modifications cycliques de la muqueuse utérine. L élaboration d un schéma de synthèse montrant la cyclicité du fonctionnement de l appareil reproducteur de la femme peut être facilitée par l utilisation d une animation. Un exemple d animation, téléchargeable librement, est disponible à l adresse suivante : http://svt.ac-rouen.fr/ biologie/uterus/uterus.htm (s intéresser seulement aux écrans 1 et 2). Différents scénarii pédagogiques peuvent alors être imaginés, par exemple la possibilité pour l élève de réaliser des captures d écran lui permettant d identifi er les principaux événements d un cycle sexuel chez la femme : les règles, l ovulation et l épaississement progressif de la muqueuse utérine. La production attendue serait alors une page Word (regroupant au moins 4 captures d écran annotées et classées dans l ordre chronologique) dans l esprit de l illustration présentée dans le document e, page 125. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 73 (activité 2) Des sites Internet Des animations consultables ou téléchargeables librement pour comprendre le fonctionnement cyclique des organes reproducteurs de la femme sur les sites Internet suivants : http://svt.ac-rouen.fr/biologie/uterus/uterus.htm (s intéresser seulement aux écrans 1 et 2) http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/logiciels/cycles/anim_decomp/index.html Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Devenir apte à se reproduire 75

Activité 4 Les organes de l appareil reproducteur d un mammifère Objectifs visés : Cette activité est avant tout méthodologique : elle fournit à l élève les outils nécessaires à la réalisation d une dissection de mammifères (une souris) en vue de découvrir l organisation de l appareil reproducteur (mâle ou femelle). Une aide méthodologique, assortie de critères procéduraux, assure la guidance de l élève au cours des étapes de réalisation de la dissection. Enfin, la mise en parallèle de la dissection réalisée et du schéma d organisation de l appareil reproducteur de l homme ou de la femme permet, par comparaison, de reconnaître des similitudes et d identifier les organes reproducteurs parmi d autres organes repérés au cours l activité manipulatoire. Connaissances construites : Cette activité concourt à consolider la connaissance de l organisation et du fonctionnement du corps humain, à partir de l exploitation d un modèle animal. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité : Respecter les consignes de fiches techniques (documents a et b). Développer des habiletés manuelles, être familiarisé avec certains gestes techniques : réaliser une dissection de souris pour identifier des organes de l appareil reproducteur (documents a à d). 76 Devenir apte à se reproduire

Réponses aux questions posées 1. gan r od c d la mâ : l t c l cana x d n l c m na e l p n gan r od c d la f m : l a l t ॐ l u e l vag n. 2. L a a r od c d mâ e f m p n d m d aвc c d l h e d la f. la f m, c ac n d d x a e en r a aвc un t ॐ p g an a n вa d l u d c l vag n en r a aвc l ex. la mâ, c ac n d d x t c e en r a aвc un cana d n p g (a n вa d l u ) e d c à l ex a n вa d p n Matériel et mise en œuvre : Des souris congelées (sexe au choix) peuvent être commandées auprès de la société Sordalab, au prix unitaire de 1,53. À ce prix, doivent être ajoutés des frais de port et de conditionnement qui s élèvent à 30 forfaitaires. La dissection de la souris peut être réalisée en binôme et assistée d une dissection virtuelle disponible à l adresse suivante : http://dissection.euro-bioweb.com/pages/videodissection.html L utérus de la souris femelle présente une structure bifi de, ce qui constitue une source de confusion probable avec les trompes. Ressources : Des ouvrages généraux pour les professeurs Travaux pratiques de biologie animale (Dunod) - A. Beaumont et P. Cassier Des sites Internet : Sur les sites Internet suivant, vous trouverez des protocole de dissection, des schémas légendés et des photographies : http:// dissection.euro-bioweb.com/ http://www.inrp.fr/acces/biotic/develop/controle/html/devsour.htm http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/dissect/souris/souris.htm Des vidéogrammes Sur le site Internet suivant, vous pourrez suivre les étapes de la dissection de la souris (format mp4 de 5,88 Mo à télécharger) : http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/anat/docs/dissec_souris.mp4 Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Devenir apte à se reproduire 77

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a et b 2. a et c 3. b 2. Questions à réponses courtes 1. À la puberté, les caractères sexuels secondaires apparaissent, les organes reproducteurs du garçon et de la fille se développent et deviennent fonctionnels. 2. Les cellules reproductrices de la femme sont les ovules. Celles de l homme sont les spermatozoïdes. 3. L organe qui produit des spermatozoïdes est le testicule. 4. L organe qui produit des ovules est l ovaire. 5. Le saignement observé lors des règles provient de l élimination de la couche superficielle de la paroi de l utérus. 6. Le fonctionnement des organes reproducteurs de la femme est cyclique, car l un des ovaires libère régulièrement un ovule. Les règles apparaissent aussi à intervalle de temps constant, marquant le début d un nouveau cycle menstruel. 3. Définitions 1. Spermatozoïde : cellule reproductrice mâle. 2. Ovule : cellule reproductrice femelle. 3. Testicule : organe produisant des spermatozoïdes. 4. Ovaire : organe produisant des ovules. 5. Règles : écoulement régulier de sang au niveau du vagin. 6. Ménopause : arrêt du fonctionnement des ovaires entraînant la suppression des règles. 4. Vocabulaire et rédaction 1. Les cellules reproductrices de la femme sont les ovules. Celles de l homme sont les spermatozoïdes. 2. Chez l homme, les testicules produisent des spermatozoïdes en continu. 3. Chez la femme, la production des ovules par les ovaires est cyclique. 4. Les ovaires produisent des ovules de la puberté à la ménopause. 5. Après l épaississement de la couche superficielle de la paroi de l utérus, on observe son élimination : c est l origine des règles. 5. Des schémas 1. A : trompe ; B : ovaire ; C : paroi de l utérus ; D : vagin. 2. 2 3 1 4 J applique mes connaissances Exercice guidé 6. Croissance et puberté. 1. Graphique exprimant la variation de la taille moyenne du garçon et de la fille en fonction de l âge. 2. La taille du garçon et de la fille augmente de la naissance jusqu à l âge adulte. La vitesse de croissance est plus importante au cours de la puberté (pente plus importante de chacune des deux courbes) : entre 10 et 15 ans chez la fille. entre 11 et 17 ans chez le garçon. 3. À la puberté, la taille et la masse de la fille et du garçon augmentent de manière importante. 180 160 140 120 100 80 60 40 taille (cm) taille du garçon (en cm) taille de la fille (en cm) 20 0 âge (années) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 78 Devenir apte à se reproduire

7. Le fonctionnement cyclique des organes reproducteurs de la femme 1. Le schéma a correspond à la période des règles, entre le 1 er et le 5 e jour du cycle menstruel. Le schéma b correspond à la période d ovulation, soit le 14 e jour sur le calendrier du cycle menstruel présenté. 2. Les règles, qui se traduisent par un saignement au niveau du vagin, correspondent à l élimination de la paroi superficielle de l utérus qui s est épaissie au cours du cycle menstruel. 8. Stérilité féminine? 1. La radiographie b révèle une opacification du vagin et de l utérus, mais pas des trompes ni des ovaires. L anomalie pourrait correspondre à l absence d ovaires avec une atrophie des trompes ou bien à l obstruction des deux trompes. La première hypothèse, la plus évidente pour l élève qui n est pas censé connaître les techniques d imagerie médicale, est à privilégier en raison de l absence de production d ovules. 2. La conséquence d une telle anomalie est la stérilité de la femme. 3. La stérilité observée, qui correspond à l absence d ovaires, se traduit par une absence de production d ovules. Cela nous permet de conclure que les ovaires sont les organes producteurs d ovules, cellules reproductrices de la femme. 9. Les oreillons, une maladie de l enfant? 1. La fièvre, le gonflement douloureux des joues et des douleurs aux oreilles sont des signes qui permettent au médecin de détecter les oreillons chez son patient. 2. L orchite, une inflammation d un ou des deux testicules, est une complication grave des oreillons chez l homme adulte. Elle peut entraîner une stérilité. 3. En cas d orchite, la stérilité a pour origine un défaut de production de spermatozoïdes. 4. La vaccination rougeole-oreillons-rubéole (ROR) est recommandée, notamment en raison du risque de stérilité chez l homme adulte atteint par les oreillons. 10. Des méthodes contraceptives 1. Du 1 er jour au 4 e jour du cycle menstruel, la couche superficielle de la paroi de l utérus diminue en épaisseur, la plus grande partie étant éliminée au 4 e jour du cycle. Entre le 4 e et le 14 e jour, la couche superficielle de la paroi de l utérus se développe, son épaisseur passant de 1 mm à 3 mm environ. Du 14 e au 28 e jour, la couche superficielle de la paroi de l utérus prend l aspect de «dentelle utérine» et devient richement vascularisée. 2. Au cours du cycle menstruel, l épaisseur de la couche superficielle de la paroi de l utérus est triplée, ce qui représente un accroissement de 3 mm environ. 3. Épaisseur de la paroi de l'utérus 3 2 1 11. Règles 0 0 4 14 28 e 28 jour du cycle Nouveau cycle menstruel Être à l écoute de son corps 1. Les dates d ovulations sont successivement : le 15 octobre, le 15 novembre et le 16 décembre. 2. L intervalle de temps entre deux ovulations est de 30 jours environ. 3. Le fait que l ovulation se produise à des intervalles de temps constants indique que ce phénomène est cyclique. 12. Les mots de l adolescence 1. L adolescence est une étape de la vie marquée par des transformations du corps. Elle permet le passage de l enfance à l âge adulte. 2. L expression «Toutes les naissances à venir» indique que l être humain devient apte à se reproduire à l adolescence. 3. Le corps subit des transformations nombreuses à l adolescence (augmentation de la taille et de la masse, modifications de la silhouette, développement des organes reproducteurs ), ce qui justifie l expression «corps mutant» utilisée par l auteur pour caractériser les transformations du corps à l adolescence. 4. Les «sanglots rouges» auxquels fait allusion l auteur qualifient les règles apparaissant à partir de la puberté chez la fille et qui se traduisent par un écoulement périodique de sang au niveau du vagin. Devenir apte à se reproduire 79

Chapitre De la fécondation Je m interroge sur ces documents La première photographie, qui illustre la rencontre d un spermatozoïde et d un ovule aboutissant à la formation d une cellule-œuf, invite l élève à s interroger sur l origine des spermatozoïdes et de l ovule observés. Ce chapitre constitue une application des connaissances acquises sur la reproduction sexuée réalisée dans le chapitre 5. La deuxième photographie propose une observation du fœtus et des annexes embryo-fœtales (placenta, cordon ombilical, vésicule ombilicale) ce qui conduit à s interroger sur la nature des transformations de l embryon et du fœtus et de ses liens avec l organisme maternel. La troisième photographie, illustrant un rendez-vous chez une gynécologue, peut être utilisée en classe pour s interroger sur : l encadrement médical au cours de la grossesse ; la possibilité pour l homme et la femme de choisir le moment d avoir un enfant, en utilisant un moyen de contraception adapté à leur situation, avec l aide d un médecin. Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances L embryon résulte de la fécondation, puis de divisions de la cellule oeuf qui se produisent dans les heures suivant un rapport sexuel. Lors du rapport sexuel, des spermatozoïdes sont déposés au niveau du vagin. La fécondation a lieu dans l une des trompes ; elle est interne. L embryon s implante puis se développe dans l utérus. Si un embryon s implante, la couche superficielle de la paroi utérine n est pas éliminée : les règles ne se produisent pas, c est un des premiers signes de la grossesse. Des échanges entre l organisme maternel et le fœtus permettant d assurer ses besoins sont réalisés au niveau du placenta ; il représente une grande surface richement vascularisée. Lors de l accouchement des contractions utérines permettent la naissance de l enfant. 80 De la fécondation à la naissance Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Exploiter des textes, schémas, vidéogrammes afin de découvrir l origine de l embryon. [Compétence 5] Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma relatant le trajet des cellules reproductrices jusqu au lieu de la fécondation. Exploiter des textes, schémas, graphiques, vidéogrammes pour suivre le développement de l embryon, pour relier certaines caractéristiques de la paroi placentaire aux échanges de certaines substances entre la mère et l enfant. Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma fonctionnel de l origine de la cellule œuf jusqu à l implantation de l embryon. Exemples d activités Observation d une fécondation, à partir d un vidéogramme. Réalisation d un schéma fonctionnel du trajet des spermatozoïdes dans l appareil reproducteur féminin. Classement par ordre chronologique de documents relatifs à la fécondation. Réalisation d un schéma fonctionnel de l origine de la cellule œuf jusqu à son implantation. Recherche documentaire sur les signes accompagnant le début d une grossesse. Schématisation des échanges entre le sang fœtal et le sang maternel. Classement par ordre chronologique de documents relatifs au développement embryonnaire. Observation du développement de l embryon et de l accouchement à partir d un vidéogramme. Observation de l embryon à partir d échographies.

à la naissance Connaissances Des méthodes contraceptives, permettent de choisir le moment d avoir ou non un enfant. La contraception représente l ensemble des méthodes ayant pour but d empêcher une grossesse en cas de rapport sexuel. Ces méthodes empêchent : la production des cellules reproductrices ; la rencontre des cellules reproductrices; l implantation de l embryon dans l utérus. La diversité des méthodes de contraception permet à chacun de choisir celle étant la plus adaptée à sa situation. Dans certaines conditions (rapport sexuel non ou mal protégé) la prévention d une grossesse s effectue par la prise d une contraception d urgence sous contrôle médical. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage S informer, se documenter ; créer, produire, traiter, exploiter des données pour percevoir le lien entre sciences (reproduction humaine) et techniques (méthodes contraceptives). [Compétence 4- B2i domaines 1,3,4] Utiliser un langage scientifique à l écrit pour rendre compte par le schéma du niveau d action d un contraceptif. Évaluer les conséquences de ses actes : prendre conscience de l intérêt des méthodes contraceptives préventives par rapport aux méthodes contraceptives d urgence. [Compétence 6] Exemples d activités Recherche des différentes méthodes contraceptives actuelles. [B2i] Localisation sur un schéma d appareil reproducteur du niveau d action d un contraceptif. Lecture des modes d emploi de différents moyens contraceptifs actuels. Comparaison des modes d action des différents types de pilules contraceptives et d urgence. Les acquis de l École primaire Programme officiel paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm Au cycle 3 Transmission de la vie chez les êtres humains Un spermatozoïde et un ovule s unissent pour former un œuf, origine d un nouvel être humain : c est la fécondation. Dans l espèce humaine, le développement de l œuf en embryon puis en fœtus se fait à l intérieur du corps de la femme. Le futur bébé reste neuf mois dans le ventre de sa mère : c est la grossesse. Le futur bébé est relié par le cordon ombilical au placenta au travers duquel sa mère le nourrit. Au moment de l accouchement, le bébé quitte le corps de sa mère. Documents d accompagnement Fiches 14, cycle 2 et 3 consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/ hs6/mene0750668_annexe5.pdf Ce chapitre vise à faire prendre conscience à l élève de sa responsabilité face à la santé et à la sexualité. Il s agit plus généralement de développer chez l élève le respect de soi et le respect de l autre sexe. Les connaissances acquises dans le domaine de la reproduction permettent à l élève d identifier les modes d action des méthodes de contraception. La mise en évidence des avantages et des limites des méthodes de contraception permettent de réaliser un choix éclairé de contraception correspondant à une situation donnée. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education. gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de connaissances et au développement de compétences : connaître «l organisation et le fonctionnement du corps humain» ; s informer sur la sexualité et la santé ; «percevoir le lien entre sciences et techniques» ; évaluer les conséquences de ses actes. Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre «la responsabilité face à la santé et à la sexualité» ; la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes naturels ; «l intérêt pour les progrès scientifiques et techniques» ; «l esprit critique». B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves». http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 157) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence 3.5 : «Savoir réaliser un graphique de type donné», en lui proposant de traiter, d exploiter des données numériques afin de les représenter sous forme d un graphique à l aide du logiciel Mesurim (une variante de cette activité pourrait également être mise en œuvre en utilisant un tableur de type Excel et en s appuyant sur les outils méthodologiques proposés à la page 81). Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/08.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : une aide à l utilisation du logiciel Mesurim. De la fécondation à la naissance 81

Activité 1 Du rapport sexuel à la fécondation Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à appliquer la notion de fécondation à la reproduction humaine. La fécondation, union de deux cellules reproductrices à l origine de la cellule-œuf, a été étudiée dans le chapitre 5 dans le cadre de la reproduction sexuée. À l issue de cette activité, l élève doit avoir compris que la fécondation est interne dans l espèce humaine et qu elle peut intervenir quelques heures suivant un rapport sexuel. Connaissances construites Cette activité participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain qui se rapporte au socle commun de connaissances et de compétences. L embryon résulte de la fécondation qui se produit quelques heures suivant un rapport sexuel. Lors du rapport sexuel, des spermatozoïdes sont déposés au niveau du vagin. La fécondation a lieu dans l une des trompes : elle est interne. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Exploiter des textes et des schémas afin de découvrir l origine de l embryon (documents a à f). Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma relatant le trajet des cellules reproductrices jusqu au lieu de la fécondation (document c). 82 De la fécondation à la naissance

Réponses aux questions posées 1. a f c da e in n dan l e c h ma n, ca e a l à l in d l gan m ma n dan l un d t ॐ 2. ma d d dan l vag n a c d un ra x p og n dan l u e p n n en a n вa d t ॐ a f c da r a a dan l un d e 3. a p od d f c d à un p od d j d cyc m n a c d la d ma d d a n вa d vag n l d un ra x p вn ê m en c ac aвc un dan l a a r od c f m n n. a p od d f c d c la p od la p fav a p p od la f c da. 4. n ra x p a à un f c da l l ma d d a n вa d vag n r nc n h p ta d un dan l un d d x t ॐ é n m n a l p d c anc d p od p ndan la p od d f, ƣ j a c d cyc m n. Matériel et mise en œuvre : Cette activité se prête à la réalisation d un schéma fonctionnel du trajet des spermatozoïdes et de l ovule dans l appareil reproducteur féminin, ce qui aboutit à une fécondation. Le fond de schéma du document c couplé à l observation d une fécondation à l aide d un vidéogramme peuvent être utilisés à cet effet. La production attendue (le schéma complété) permet alors aux élèves de s interroger sur les conditions de la réussite de la fécondation et d identifi er ainsi la période de fertilité, période du cycle menstruel pendant laquelle une femme peut tomber enceinte suite à un rapport sexuel. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur E. Perilleux, D. Richard, B. Anselme, Biologie humaine, édition Nathan, 1995. R. Walker, Le corps humain, édition Gallimard Jeunesse, 2005. Des ouvrages pour les élèves S. Brewer, Corps humain, édition Gallimard Jeunesse, 2003. Des sites Internet Une animation consultable ou téléchargeable librement pour comprendre comment un rapport sexuel peut aboutir à une fécondation : http://svt.ac-rouen.fr/biologie/uterus/uterus.htm (utiliser l écran 3) Des vidéogrammes N. Tavernier, L odyssée de la vie, DVD, studio MK2, 2006. T. Berrod, Du baiser au bébé, DVD, France Télévision, 2005. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. De la fécondation à la naissance 83

Activité 2 Le début de la grossesse Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire découvrir les premiers instants de la vie : le développement de l embryon, qui se traduit par une série de divisions de la cellule-œuf quelques heures après un rapport sexuel ; l implantation de l embryon dans l utérus et par conséquent l arrêt des règles : l un des principaux signes de la grossesse. Connaissances construites Cette activité participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain qui se rapporte au socle commun de connaissances et de compétences. L embryon résulte de la fécondation, puis de divisions de la cellule-œuf qui se produisent quelques heures suivant un rapport sexuel. L embryon s implante puis se développe dans l utérus. Si un embryon s implante, la couche superficielle de la paroi de l utérus n est pas éliminée : les règles ne se produisent pas. C est un des premiers signes de la grossesse. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Exploiter des observations microscopiques pour suivre le développement de l embryon (document d). Exprimer le résultat d une recherche : réaliser un schéma fonctionnel de la cellule-œuf jusqu à l implantation de l embryon (document e). 84 De la fécondation à la naissance

Réponses aux questions posées 1. L un d p nc a x gn ma l d d un g e l a d r g D a gn p вn a a a c la f c l g m n d n l na l vॐ m n 2. L em y h ma n r d d d la c -œ p od n dan l h van un ra x. 3. a c -œ e l r a d la f c da a l dan l un d t ॐ L em y f m pa d d d c c p og en d c d la ca u n i s im an dan a pa ƣ j p ta d. 4. mॐ n d l im an a d l em y, la c c c d la pa ƣ d l u e é a e r c m n i g en ang. 5. d d un g e ma pa l d в m n d un em y, f m à pa d d d la c -œ, e pa im an a dan la pa ƣ d l u L un d p m gn d la g e l a d r g Matériel et mise en œuvre : Les connaissances acquises sur l origine des règles doivent être remobilisées, en privilégiant la reprise de schémas étudiés dans le chapitre précédent (document e, page 125 par exemple) afi n de comprendre la signifi cation de l arrêt des règles, l un des principaux signes du début de la grossesse chez la femme. L observation des étapes chronologiques du développement embryonnaire peut être facilitée par la projection d un vidéogramme. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 83 (activité 1). R. Lachaîne, E. Marieb, Anatomie et physiologie humaines, édition Pearson Education, 2005. L.Wolpert & coll., Biologie du développement : les grands principes, édition Dunod, 2004. J. Foucrier, R. Franquinet, Atlas d embryologie descriptive, éditions Dunod, 2003. D autres sites d information «grand public», de la fécondation à l accouchement : http://www.etreenceinte.com/frfr/sante/t1.html http://www.magrossesse.com/site/ Des vidéogrammes Voir la liste proposée p 83 (activité 1). Des sites Internet Pour s informer sur l embryologie, les sites suivants sont complets et richement illustrés. http://cvirtuel.cochin.univ-paris5.fr/embryologie/ AnimEntre/AnimEntre1.html http://embryologie.chez-alice.fr/ http://www.embryology.ch/genericpages/moduleem bryo fr.html Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. De la fécondation à la naissance 85

Activité 3 9 mois pour devenir un bébé Objectifs visés Le suivi progressif des évènements qui jalonnent la grossesse conduit l élève à mettre en relation le développement (croissance et transformations morpho-anatomiques) de l embryon avec ses besoins nutritionnels. Ainsi, cette activité permet à l élève d identifier des échanges entre l organisme maternel et le fœtus au niveau du placenta. Celui-ci est caractérisé par une grande surface richement vascularisée. En outre, cette activité met en exergue l activité contractile de l utérus au moment de l accouchement permettant la naissance de l enfant. Connaissances construites Cette activité participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain qui se rapporte au socle commun de connaissances et de compétences. L embryon s implante puis se développe dans l utérus. Des échanges entre l organisme maternel et le fœtus permettant d assurer ses besoins sont réalisés au niveau du placenta. Lors de l accouchement des contractions utérines permettent la naissance de l enfant. Le placenta représente une grande surface richement vascularisée. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Exploiter des textes, un graphique et des photographies pour suivre le développement de l embryon (documents a à c). Exploiter des textes et des schémas pour relier certaines caractéristiques de la paroi placentaire aux échanges réalisés entre la mère et l enfant (documents d et e). 86 De la fécondation à la naissance

Réponses aux questions posées 1. c d la g, l em y d в : l d n gan a a a n. A pa d 3 e mƣ d g, l em y d n un fœ : la c ƣ anc en ta e en ma s acc e la d fœ d n d p en p p oc d c d l ê h ma n. 2. p ac n a r n un g and ac r c m n va c a. 3. p ac n a a d éc ang en l ang ma n e l ang d fœ : d é m n ind n a a d в m n d fœ a n p (n m n ea, d yg n ) dan l ang ma n e d a y é m n (d yd d ca e u ). 4. d l acc c m n, d c ac d l u p m n la na anc d l en an. 5. c d la g, l em y p l fœ n d t an ma éc ang en l gan m ma n e l fœ p m an d a б ƣn r a a n вa d p ac n a. Matériel et mise en œuvre : L étude quantitative du développement embryonnaire (croissance en taille et en masse) représente une opportunité d évaluer des compétences B2i, en particulier celle qui a trait à la réalisation de représentations graphiques. Un exemple d activité intégrant l outil informatique est présenté à la page 157 du manuel. Les échanges réalisés au niveau du placenta permettant d assurer les besoins du fœtus sont à mettre en relation avec les caractéristiques de cet organe. Cette mise en relation structure-fonction doit être facilitée par un rappel des acquis de 5 e concernant la notion de surface d échange. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 83 (activité 1) et p 85 (activité 2). Des ouvrages généraux pour les élèves L. Hamberger et L. Nilsson (photographies), Naître, édition Hachette Pratique, 2003 (nouvelle édition). Des sites Internet Voir la liste proposée p 85 (activité 2). Sites anglophones présentant le développement embryonnaire en images : http://www.med.unc.edu/embryo_images/unitwelcome/welcome_htms/contents.htm http://i.timeinc.net/time/covers/1101021111/womb/ womb_master.swf http://www.visembryo.com/baby/index.html Des vidéogrammes Voir la liste proposée p 83 (activité 1). Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. De la fécondation à la naissance 87

Activité 4 Choisir le moment d avoir un enfant Objectifs visés : Cette activité participe à l éducation à la santé et à la responsabilité. Elle vise à informer l élève sur les moyens de contraception et sur le mode d action des principaux contraceptifs. La mise en relation des actions sur le fonctionnement de l appareil reproducteur constitue un aspect essentiel permettant à l élève, donc au futur adulte, de réaliser un choix éclairé en matière de contraception. Cette activité propose également à l élève d établir une distinction nette entre les moyens de contraception préventifs et la contraception d urgence. Connaissances construites : Des méthodes contraceptives permettent de choisir le moment d avoir ou non un enfant. Les méthodes contraceptives empêchent la production des cellules reproductrices, leur rencontre ou l implantation de l embryon dans l utérus. La diversité de ces méthodes permet un choix adapté à sa situation. Dans certaines conditions (rapport sexuel non ou mal protégé), la prévention d une grossesse s effectue par la prise d une contraception d urgence sous contrôle médical. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité : S informer, se documenter et exploiter des données pour percevoir le lien entre sciences (reproduction humaine) et techniques (méthodes contraceptives) (documents a à f). Utiliser un langage scientifique pour rendre compte par un schéma du niveau d action d un contraceptif (documents a à f). Évaluer les conséquences de ses actes : prendre conscience de l intérêt des méthodes contraceptives préventives par rapport à celles d urgence (document d). Réponses aux questions posées 1. Préservatif Stérilet Pilule Contraception d urgence % de réussite 95 % (e cac im an ). 99 % (e cac im an ). 99 % (e cac im an ). 80 % 88 De la fécondation à la naissance

Réponses aux questions posées Avantages Préservatif Stérilet Pilule Contraception d urgence p g d da e d a in c x m n t an m e in a dan l u c m d ca e a a un c ac d an 3 à 5 an em c un g d p od en ca d ra x n ma p g. Inconvénients dƣ ê c c m n u e r n в à c a ra x. e c un m n a x f ayan d à e d en an a p dƣ ê d, d p nc à la m m h. - dƣ ê ra d m n u à la d ra x n ma p g. - en a n pa ƣ d na e d vॐ m n - n p r m ac un a m n d c ac. 2. p va ma c n em c la r nc d c r od c c em c l im an a d l em y dan l u a p c ac в e la c ac d u g nc em c n la p od c d c r od c c e / l im an a d l em y dan l u 3. m od d c ac em c n : - la p od c d c r od c c ; - la r nc d c r od c c ; - l im an a d l em y dan l u Matériel et mise en œuvre : Les moyens de contraception sont nombreux. La liste des contraceptifs présentés dans cette activité n est pas exhaustive, mais renseigne sur les principaux utilisés en France. La présentation de ces moyens de contraception peut être enrichie au travers d un travail collaboratif en associant les élèves à la lecture des modes d emploi de différents moyens contraceptifs (s adresser aux personnels de santé impliqués dans l éducation à la sexualité) actuels et à leur présentation auprès du groupe classe. La localisation du niveau d action d un contraceptif sur un schéma de l appareil reproducteur est facilitée par l utilisation du document f. Une activité orientée B2i consisterait à repérer le/les mode(s) d action de différents contraceptifs par des fl èches annotées, à l aide d un logiciel de traitement de texte ou de dessin. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Bobel, Transmettre la vie à l aube du XXI e siècle édition Nathan, 2003 Des ouvrages généraux pour les élèves B. Bèque, A.-M. Thomazeau, A. Serres, A. Louchard, M. Czarnecki, Le Grand livre des filles et des garçons, édition Rue du monde, 2005. Brochures des personnels médicaux de l établissement scolaire sur l éducation à la sexualité des collégiens. Des sites Internet : Présentation des différentes méthodes de contraception : http://planning-familial.hug-ge.ch/_library/pdf/ Tableau_Contraception_MaJ_06-03-29.pdf http://www.sante.gouv.fr/htm/dossiers/contraception _ivg/contracep_ivg3.htm http://www.contraceptions.org/menu.htm http://www.aly-abbara.com/livre_gyn_obs/ termes/contraception_hormonale.html http://alsace.sante.gouv.fr/dep1/infosante/actions/ moyens.htm (Fiches «méthodes de contraception» à télécharger au format PDF ) Des données sur la contraception en France : http://www. ined.fr/fr/ (puis rubriques Tout savoir sur la population, Fiches d actualité scientifique). Le mode d action de quelques contraceptifs avec une animation : http://svt.ac-rouen.fr/biologie/uterus/uterus.htm (utiliser l écran 4) Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. De la fécondation à la naissance 89

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. Une phrase à construire 1. b et f 2. c. 3. d et g 4. e. 5. a. 2. Questions-réponses 1. Chez la femme, le lieu de la fécondation est la trompe. 2. La fécondation se produit quelques heures après un rapport sexuel. 3. L arrêt des règles est un des premiers signes de la grossesse. Par ailleurs, des vomissements peuvent apparaître. 4. Le placenta assure des échanges entre le fœtus et l organisme maternel. 5. L utérus est le lieu d implantation et de développement de l embryon et du fœtus. Il se contracte au moment de l accouchement pour permettre l expulsion du nouveau-né. 6. Le choix d une méthode de contraception dépend du couple. Celui-ci choisit une méthode de contraception qui lui convient. 3. Définitions 1. Contraception : ensemble des méthodes ayant pour but d empêcher une grossesse en cas de rapport sexuel. 2. Fécondation : union d une cellule reproductrice mâle et d une cellule reproductrice femelle. 3. Cellule-œuf : Cellule formée par l union d une cellule reproductrice mâle et d une cellule reproductrice femelle. 4. Embryon : 1 er stade de développement de l être humain à partir d une cellule-œuf. 5. Placenta : organe d échange entre la mère et le fœtus. 4. À vous de corriger 1. Si l ovule fécondé s implante dans l utérus, la couche superficielle de la paroi utérine est maintenue et les règles ne se produisent pas. 2. Le placenta assure des échanges entre l organisme maternel et le fœtus. 3. La fécondation a lieu dans les trompes, elle est interne. 4. Certaines méthodes de contraception empêchent l implantation de l embryon dans l utérus, d autres empêchent la production de cellules reproductrices ou la fécondation. 5. Images à classer 1. ordre chronologique : 2 3 1 Titre : La fécondation et les divisions de la cellule-œuf. J applique mes connaissances Exercice guidé 6. Augmenter ses chances d être enceinte 1. La date théorique d arrivée des prochaines règles de cette jeune femme est le 1 er juin. 2. La date probable de l ovulation est le 18 mai. 3. La période de fertilité de Sophie est comprise entre le 14 mai et le 19 mai. 4. La principale source d erreur dans le repérage de la période d ovulation vient du fait que la durée d un cycle peut varier d un cycle à l autre. 7. Se repérer dans le temps et dans l espace 1. ovule 1 2 condation 3 4 utérus trompe ovaire ellules 2. Ordre chronologique : b, d, a et c. 3. 1b ; 2d ; 3a ; 4c vagin 90 De la fécondation à la naissance

8. Les échanges au niveau du placenta 1. Document a : le fœtus dans le ventre de sa mère. Document b : la composition du sang est modifiée au niveau du placenta. 2. Au niveau du placenta, s établissent des échanges : le sang fœtal est enrichi en dioxygène et en glucose et appauvri en dioxyde de carbone, ce qui signifie que du glucose et du dioxygène passent du sang maternel au sang fœtal et inversement pour le dioxyde de carbone. 3. Les organes du fœtus prélèvent en permanence du glucose et du dioxygène et produisent des déchets comme le dioxyde de carbone. Ces besoins sont donc assurés par les échanges réalisés au niveau du placenta. 10. Des méthodes contraceptives 1. Pilule contraceptive Avantages il en existe de nombreuses adaptées à chaque femme. efficacité importante (99%). Inconvénients une prise obligatoire, chaque jour à la même heure. Préservatif masculin protection contre le Sida et les autres maladies sexuellement transmissibles. efficacité importante (95%). facile à obtenir. inefficacité en cas de mauvaise utilisation (vaseline, retrait sans tenir le préservatif). 2. Les deux premières méthodes de contraception sont très efficaces et peuvent s utiliser couramment. La troisième méthode ne peut être utilisée qu exceptionnellement. 11. Tabagisme et grossesse extra-utérine 1. Le lieu d implantation de l embryon est généralement la trompe dans le cas d une grossesse extra-utérine. Une telle grossesse résulte donc d un problème de descente de l embryon dans la cavité de l utérus. 2. Plus le nombre de cigarettes fumées par la femme est important, plus le risque de grossesse extra-utérine est élevé. 3. La nicotine contenue dans la fumée de tabac provoque des transformations de la paroi de la trompe, ce qui empêche la progression de l embryon dans la cavité de l utérus. L embryon s implante alors dans la trompe et pas dans l utérus. 9. Le calendrier de grossesse 1. Le disque donne des informations sur la date probable de la fécondation et de l accouchement. 2. Le premier signe de la grossesse utilisé pour la détermination de la date de fécondation et d accouchement est l arrêt des règles. 3. 14 jours séparent sur ce calendrier la date des dernières règles de la date supposée de la fécondation. 4. La prévision de la date de fécondation est basée sur la date théorique de l ovulation de la femme qui intervient généralement le 14 e jour du cycle menstruel (pour un cycle classique de 28 jours), car l ovule, une fois libérée par l ovaire, a une durée de vie limitée qui le rend fécondable durant 2 jours au plus. Contraception d urgence permet d éviter une grossesse en cas de rapport non ou mal protégé. ne peut s utiliser que dans certaines conditions (rapport sexuel non ou mal protégé). ne remplace pas une contraception régulière. risques de nausées. efficacité inférieure aux deux autres moyens de contraception. la prise doit se faire au plus tôt (dans les 72 heures) après le rapport sexuel non ou mal protégé. 3. De nombreuses méthodes de contraception existent : le stérilet, le préservatif féminin, les spermicides, l implant contraceptif 12. L aide médicalisée à la procréation 1. L obstruction des trompes visible sur l appareil reproducteur féminin constitue un obstacle à la fécondation. 2. La méthode de FIVETE se déroule en plusieurs étapes : le prélèvement d un ovule d une femme, la fécondation de cet ovule avec un spermatozoïde dans un tube à essai (fécondation in vitro) et le transfert de l embryon formé dans l utérus de la femme. 3. La technique de Fivete permet de résoudre ce problème de stérilité en permettant la rencontre de l ovule et d un spermatozoïde. En effet, la fécondation, union de deux cellules reproductrices mâle et femelle, n aurait pu avoir lieu avec l obstruction des trompes. De la fécondation à la naissance 91

Chapitre La commande du Je m interroge sur ces documents Les photographies montrent des personnes pratiquant différents exercices physiques. Sur la première photographie, une volleyeuse, qui a vu le ballon, saute pour le renvoyer lorsqu il arrive sur elle. La deuxième photographie montre une personne paralysée des jambes en pleine course malgré son handicap. Sur la dernière photographie, une femme fait du jogging dans une région avec un fort ensoleillement. Le premier document peut être utilisé pour permettre aux élèves de mettre ne évidence que notre organisme répond à des stimulations extérieures. Le deuxième permet aux élèves de chercher, à partir du handicap présenté, les différents organes mis en jeu dans la réalisation des mouvements effectués ici, et ceux qui ne paraissent pas réalisables. Enfin, le dernier pose la question de la fragilité de nos organes récepteurs et de la nécessité de les protéger. La mise en relation des questions posées à partir des ces trois photos permet aux élèves de formuler le problème : «Comment le mouvement est-il commandé?» Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances La commande du mouvement est assurée par le système nerveux qui met en relation les organes sensoriels et les muscles. Un mouvement peut répondre à une stimulation extérieure, reçue par un organe sensoriel : le récepteur. Le message nerveux sensitif correspondant est transmis aux centres nerveux (cerveau et moelle épinière) par un nerf sensitif. Les messages nerveux moteurs sont élaborés et transmis par les centres nerveux et les nerfs moteurs jusqu aux muscles : les effecteurs du mouvement. [ ] Les récepteurs sensoriels peuvent être gravement altérés par des agressions de l environnement. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, afin de comprendre l organisation du système nerveux. Raisonner avec logique et rigueur : identifier un problème et mettre au point une démarche de résolution. [Compétence 7] Pratiquer une démarche scientifique : questionner, formuler des hypothèses et les valider, afin de comprendre le rôle des organes du système nerveux dans la commande du mouvement. Exploiter et exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma traduisant la relation existant entre les organes sensoriels et les muscles. Raisonner avec logique et rigueur. [Compétence 7] Exemples d activités Identification sur un animal disséqué, des liaisons nerveuses entre les centres nerveux et un muscle d une part, et un organe sensoriel d autre part. Etude de cas cliniques montrant les conséquences de lésions irréversibles des centres nerveux et des nerfs. Utilisation de logiciels de simulation pour établir le trajet du message nerveux. [B2i] Construction d un schéma fonctionnel illustrant la relation nerveuse entre organes. Observation de photographies de microscopie électronique à balayage de cellules auditives en bon état et altérées. 92 La commande du mouvement par le système nerveux

mouvement par le système nerveux Les acquis de l École Paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/ 2002/hs1/default.htm Au Cycle 2 : Les manifestations de la vie chez l enfant Il s agit de faire prendre conscience à l enfant de certaines caractéristiques de son corps afin d introduire quelques règles d hygiène : le corps de l enfant : les cinq sens, les mouvements (rôle du squelette et des articulations). Au cycle 3 : Le corps humain et l éducation à la santé L éducation à la santé est liée à la découverte du fonctionnement du corps en privilégiant les conditions de maintien du corps en bonne santé, ici nous étudions les mouvements corporels (fonctionnement des articulations et des muscles). Documents d accompagnement Fiches 11, cycle 2 et 3 consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Santé». Les élèves ont une prise de conscience de l impact de l hygiène alimentaire et de vie sur le fonctionnement de notre organisme. Le socle commun des connaissances et des compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv. fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/ MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : «maîtriser des connaissances sur l Homme : l organisation et le fonctionnement du corps humain» ; «formuler et valider une hypothèse sur le fonctionnement des muscles» ; «pratiquer une démarche scientifique» ; «mobiliser ses connaissances en situation, par exemple comprendre le fonctionnement de son propre corps». Attitudes développées au cours des trois activités de ce chapitre «la responsabilité face à la santé» ; «le respect de soi». B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves» : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 175) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence C.3.6 : «Utiliser un logiciel de simulation», en établissant le trajet du message nerveux par la réalisation virtuelle de section à différents niveaux sur une grenouille. Le logiciel utilisé est «MVT-CMD». Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/09.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : des fichiers texte de rédaction des résultats de l expérience, l adresse pour le téléchargement du logiciel MVT-CMD. La commande du mouvement par le système nerveux 93

Activité 1 Des mouvements en réponse à une stimulation extérieure Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : identifier les stimulations extérieures dans un premier temps ; formuler des hypothèses pour comprendre comment l organisme répond à ces stimulations. Ces hypothèses seront émises à partir de l étude de différentes pathologies : la paraplégie et la maladie de Parkinson. Connaissances construites Des facteurs externes à notre organisme déclenchent une réponse de celui-ci. Ce sont des stimulations. Ces stimulations sont perçues par des organes sensoriels : l œil, le nez, la langue, la peau et les oreilles. L organisme répond à ces stimulations grâce à des organes effecteurs : les muscles. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider les connaissances sur l organisation du corps humain. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Observer et s interroger sur des cas cliniques montrant les conséquences de lésions irréversibles des centres nerveux et des nerfs (documents c à e). Pratiquer une démarche scientifique afin de comprendre le rôle des organes du système dans la commande du mouvement (documents a et b). 94 La commande du mouvement par le système nerveux

Réponses aux questions posées 1. Stimulations extérieures Organes sensoriels Réaction de l organisme d n c l n à un od f m e l m n a, f ƣd, p œ p a g c в un a ma n d dang c oc l t centre nerveux cerveau moelle épinière nerfs nerf du bras nerf de la jambe G : a, c, ac d, am lang a в Zones endommagées du système nerveux 2. Certaines lésions du système nerveux privent l organisme de mouvements (schéma ci-contre). Zones où les mouvements sont perturbés 3. Nos muscles répondent à une stimulation extérieure après en avoir reçu l ordre donné par le système nerveux. La stimulation extérieure à été perçue au niveau des organes effecteurs et transmise aux centres nerveux par les nerfs. Matériel et mise en œuvre : Pour compléter l étude des cas cliniques de lésions du système nerveux, des documents complémentaires peuvent être recherchés sur Internet concernant en particulier : la paraplégie et l hémiplégie : http://www.neurologies. net/pathologies/contenu/neuro45dossier.pdf la maladie de Parkinson : http://www.franceparkinson.fr/ Des logiciels permettant de visualiser la réponse de notre organisme à des stimulus sont téléchargeables sur : http://www.education.pmaf.org/outils/colleges/stimulus Bibliographie : Des ouvrages généraux pour le professeur A. Berkaloff, J. Bourguet,. N. Favard, J.-C. Lacroix, Biologie et physiologie cellulaire (4 tomes) édition Hermann, Coll. Méthodes, 1967. Campbell & Coll., Biologie, édition DeBoeck Université, deuxième édition, 2004. J. D. Bagot, Information, sensation et perception, édition Armand Collin, 1999. Des ouvrages généraux pour les élèves (pour le CDI) Gunther Vogel, Hartmut Angermann, Atlas de la biologie, édition Lgf, 1994. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La commande du mouvement par le système nerveux 95

Activité 2 La relation fonctionnelle entre organes sensoriels et organes effecteurs Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire découvrir aux élèves la relation entre les organes récepteurs et les organes effecteurs. La dissection du système nerveux d une grenouille permet de mettre en évidence l existence des centres nerveux et d un réseau de nerfs reliant organes récepteurs, centres nerveux et organes effecteurs du mouvement. Connaissances construites Le message nerveux sensitif élaboré au niveau des organes sensoriels est transmis par les nerfs sensitifs aux centres nerveux. Les centres nerveux élaborent un message nerveux moteur transmis aux organes effecteurs par les nerfs moteurs. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider les connaissances sur l organisation du corps humain. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Identifier sur un animal disséqué les liaisons nerveuses entre organes récepteurs, centres nerveux et organes effecteurs (documents a et b). Exploiter et exprimer les résultats d une recherche et réaliser un schéma traduisant la relation existante entre les organes sensoriels et les muscles (documents c et d). 96 La commande du mouvement par le système nerveux

Réponses aux questions posées 1. c r n l œ a m c : l n, l c вa, la m é n e l n d la c. 2. a g n in ac a à l a d dang. c d la m é n, d n d n d la c, e n a pa n e l n d la c r a d la t an m d m ag n в x. 3. m ag n в x m e é a a n вa d c n n в x. 4. c ma a d t a d m ag n в x (c -c ). 5. n a n un c n en l gan r c, ic l œ, e l gan e c, l m c. cerveau moelle épinière nerfs nerf du bras nerf de la jambe centre nerveux Message nerveux sensitif Message nerveux moteur Matériel et mise en œuvre : Précisions pour la réalisation de la dissection La dissection du système nerveux de la grenouille verte est une dissection diffi cile pour les élèves. Elle est à réaliser par le professeur et il est recommandé de la réaliser en avance. Les élèves pourront par binôme réaliser la dissection du nerf gastrocnémien en utilisant des cuisses de grenouilles surgelées. Protocole de dissection du système nerveux de la grenouille Placer la grenouille sur la face ventrale. Inciser la peau le long de la colonne vertébrale en allant de la bouche de la grenouille jusqu aux membres antérieurs et postérieurs. À l aide d un scalpel, racler le cartilage de la boîte crânienne pour dégager l encéphale et les nerfs optiques. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 95 (activité 1). P.-P.Grassé, Zoologie : Les Vertébrés, édition Dunod, collection Masson Sciences, 2000 (3 e édition). R. Ginet et A.-L. Roux, Les plans d organisation du règne animal : manuel de zoologie, édition Doin, 1986 (épuisé). J. Clos, Y. Muller, Neurobiologie cellulaire, tome 1 : Organisation fonctionnelle du tissu nerveux Sujets corrigés de biologie, IUFM, Capes, Agreg, édition Nathan Université, 1999. Avec des ciseaux fi ns, couper chaque vertèbre afi n de dégager la moelle épinière. Isoler les nerfs partant de la base de la moelle épinière et écarter les muscles de la cuisse pour suivre ces nerfs. Afi n de mieux voir ces nerfs, ont peut passer dessous un petit morceau de papier noir. Sur le site Internet de l académie de Rennes, il est possible de trouver une dissection du système nerveux de la grenouille réalisée par la face ventrale : http://www.ac-rennes.fr/ pedagogie/svt/applic/dissect/grenouil/gren15.htm Le logiciel de simulation de sections du système nerveux de grenouille ainsi que des fi ches d aide pour exploiter ce logiciel sont téléchargeables sur : http://www.ac-creteil.fr/svt/tp/ Tp5/MVT-CMD/proposition-cmd.htm Des ouvrages généraux pour les élèves A. Vandewiele, Le Corps : Pour le faire connaître aux enfants, édition Fleurus, 1999. B. Porlier, Vu corps humain, édition Gallimard, 2001. Des sites Internet Pour observer la dissection du système nerveux de la grenouille en face dorsale, consultez le site Internet de l académie de Toulouse : http://www2.ac-toulouse.fr/col-jean-jaures-albi/ disciplines/svt/tps/tpgre.html Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La commande du mouvement par le système nerveux 97

Activité 3 Prendre soin des organes sensoriels Objectifs visés Cette activité a pour objectif de : faire prendre conscience aux élèves de la fragilité de nos organes récepteurs, ici l oreille ; développer une attitude responsable visant à protéger nos organes récepteurs contre des agressions de l environnement. Connaissances construites Les récepteurs sensoriels peuvent être gravement altérés par des agressions de l environnement. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Réaliser une étude de cas pour comprendre l origine de la surdité d un patient (documents a et b). Observer des photographies de microscopie électronique à balayage de cellules auditives en bon état et altérées (documents e à h). Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à faire prendre conscience à l élève de l importance de l hygiène de vie pour le bon fonctionnement des organes récepteurs (documents c et d). 98 La commande du mouvement par le système nerveux

Réponses aux questions posées 1. L n r c an pa l c gn d c, c e à d l p d ca, s ex à d вn d. 2. S ex à un d 100 db p d 2 h p en a n un d c nc a d в an s en r nd cॐ. 3. L a a d l gan d en a n un p d l a d. 4. p g n gan n i n fa pa l ex à d m a t f and c a e in a, i fa p d l n d, un ca an - Matériel et mise en œuvre : Les documents a à d permettent à l élève de faire une étude de cas clinique les mettant face à une situation réelle. Cela leur permet de développer leur sens de l analyse et de prendre conscience de la fragilité du système nerveux. Les élèves sont mis face aux conduites à risques pour leurs oreilles et peuvent alors réfl échir aux moyens d éviter d altérer leur audition. D autres organes sensoriels peuvent être étudiés. Les yeux sont aussi des organes sensoriels très fragiles. Ils peuvent être exposés à des rayons lumineux trop forts lors de vacances à la mer ou à la neige. Le port de lunettes appropriées anti UVA est indispensable. Pour avoir des informations sur les lésions des yeux : http:// perso.orange.fr/smart2000/lesions_yeux.htm Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 95 (activité 1) et p. 97 (activité 2). Y. Christen, M. Doly, et M.T. Droy-Lefaix, Neurobiologie de la rétine : Abbaye de Royaumont, 24-25 mars 1992, édition scientifique Elsevier, 1992. Des sites Internet Pour compléter l étude d audiogrammes, il est possible d en trouver sur : http://www.audioprothesiste.com/page11.html Pour travailler sur la vision, vous pouvez utiliser le site Internet : http://cohen.svt.free.fr/1l/vision/vision.html Des ouvrages généraux pour les élèves R. Winston & Collectif, Être humain : Origines, anatomie, psychologie, culture, édition Gallimard Jeunesse, 2005. R. Kirsteen, Le Corps humain, édition Usborn, 2004. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. La commande du mouvement par le système nerveux 99

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a et c 2. b et c 3. c 2. Définition 1. Les centres nerveux sont le cerveau et la moelle épinière. 2. Le nerf moteur est le nerf reliant les centres nerveux aux muscles et transportant le message nerveux moteur. 3. Le message nerveux sensitif est le message élaboré au niveau des organes récepteurs transmis par les nerfs sensitifs aux centres nerveux. 4. Les organes récepteurs sont les organes qui perçoivent les stimulations extérieures. 4. Les organes effecteurs de mouvements sont les muscles. 4. Le mot juste A. 2 B. 3 C. 1 5. Un schéma fonctionnel 1. La stimulation est le contact avec la plaque chaude. La réponse est de retirer le doigt de la plaque. Centres nerveux 3. Questions-réponses 1. Le message nerveux moteur est élaboré au niveau des centres nerveux. 2. Les centres nerveux sont le cerveau et la moelle épinière. 3. Les messages nerveux vont de l organe sensoriel au nerf sensitif, au centre nerveux, au nerf moteur jusqu au muscle. Organe sensoriel Stimulation extérieure Organe effecteur Mouvement J applique mes connaissances Exercice guidé 6. À vos marques, prêts, partez! 1. Les verbes qui expriment une stimulation sont : entendre et apercevoir. Les verbes qui expriment une réponse sont : sortir et sauter. 2. et 3. Voir schéma ci-contre. 3. (suite) Le signal sonore est perçu par les oreilles. Au niveau de celle-ci, un message nerveux sensitif est élaboré. Il est transmis par les nerfs sensitifs au niveau des centres nerveux où est élaboré un message nerveux moteur, transmis jusqu aux muscles par les nerfs moteurs. 4. La vue de la haie est la stimulation extérieure perçue par les yeux. À leur niveau est élaboré un message nerveux sensitif transmis aux centres nerveux. À ce niveau est élaboré un message nerveux sensitif, transmis par les nerfs moteurs aux muscles des jambes. 100 La commande du mouvement par le système nerveux

7. Le joueur de tennis 1. 2. et 3. Le trajet des messages nerveux est le suivant : 8. Des lésions irreversibles 1. Les organes mis en jeu dans la commande du mouvement sont : Ligne 1 : la moelle épinière Ligne 2 : le nerf du poignet Ligne 3 : la moelle épinière Ligne 4 : le cerveau 2. Lorsqu il y a une lésion du cerveau, il y a perte d une fonction comme la parole. Le cerveau est un centre de commande du mouvement où sont élaborés les messages nerveux moteurs. 3. Un mouvement est commandé à partir des centres nerveux où sont élaborés les messages nerveux moteurs. Ces messages sont transmis aux muscles par les nerfs moteurs. 9. Perte de sensation 1. La structure sectionnée lors de cette blessure sont les nerfs du doigt. 2. Les messages qui ne sont plus transmis sont les messages nerveux moteurs. 10. Protéger ses oreilles 1. L organe sensitif mis en jeu est l oreille. 2. La personne ayant une audition normale peut entendre des sons de faible intensité quelque soit la fréquence du son. Le patient venu consulter n entend pas bien des sons de hautes fréquences. Il a une déficience auditive dans les aigus. 3. L origine de cette surdité est une exposition à un bruit de niveau sonore trop élevé (supérieur à 85 db). Il aurait pu éviter cette perte d audition en mettant des bouchons protecteurs ou en s éloignant des enceintes. 11. Attention aux rayons lumineux 1. L œil est l organe récepteur de la vision. Les rayons lumineux traversent les milieux transparents (cornée, cristallin et humeur aqueuse et vitrée) pour arriver sur la rétine. La cornée protége la pupille. Le cristallin a le rôle d une lentille qui focalise les rayons lumineux sur la rétine. La rétine est constituée de cellules photo-réceptrices permettant la formation du message nerveux sensitif. 2. Conséquences de lésions de l œil Partie lésée Cornée Cristallin Rétine Conséquence sur la vision Sensation de brûlure, gêne Trouble de la vision Perte de la vue 3. Afin d éviter ces lésions il faut porter des lunettes de soleil appropriées, qui protègent des rayons du soleil ou bien ne pas s exposer à des rayonnements trop forts. 12. Halte au bruit! 1. Un bruit aigu et faible : abeille volant. Un bruit grave et fort : camion. 2. Les bruits dangereux pour nos oreilles sont : le marteau piqueur, la scie électrique, le décollage d un avion, un camion. 3. Les mesures à prendre lorsque l on vit dans un environnement avec des bruits dangereux pour l oreille sont de porter des bouchons ou des casques protecteurs 4. Fréquence (en Hz) 0 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Intensité sonore Zone où le patient (en db) n entend plus les bruits 5. La zone où le patient n entend pas les bruits est celle qui recouvre les bruits d un ventilateur, d un rasoir électrique, d une abeille volant, d un chuchotement, d une discussion 13. Des expériences de stimulations 1. Le nerf sensitif transmet les messages nerveux sensitifs. Le nerf moteur transmet les messages nerveux moteurs. 2. Le cerveau élabore des messages moteurs. La peau du doigt élabore des messages sensitifs. La commande du mouvement par le système nerveux 101

Chapitre Le cerveau, Je m interroge sur ces documents Le premier document est une affiche mettant en évidence le danger de conduire sous l emprise de l alcool et du cannabis. Le deuxième document est constitué de deux autoportraits d un peintre avant et après un accident ayant entraîné des lésions cérébrales. Enfin, la dernière photographie montre un dispositif d IRM, une des techniques permettant d observer de manière fine les structures internes du cerveau. Ces deux derniers documents mettent l accent indirectement sur le rôle du cerveau à travers des perturbations de son fonctionnement. Le premier document conduit les élèves à mettre en évidence les effets néfastes des drogues sur l organisme. Le deuxième permet aux élèves de découvrir l importance du cerveau dans la perception de l environnement et la réalisation du mouvement. Le dernier permet de voir une image anatomique du cerveau et peut laisser supposer que c est un organe fragile. La mise en relation des questions posées à partir des ces trois photos permet aux élèves de formuler le problème : «Comment fonctionne le cerveau?». Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances Le cerveau est un centre nerveux qui analyse les messages nerveux sensitifs (perception) et élabore en réponse des messages nerveux moteurs. Perception de l environnement et commande du mouvement supposent des communications au sein d un réseau de cellules nerveuses ou neurones. La cellule nerveuse ou neurone transmet les messages nerveux aux autres cellules en produisant des messagers chimiques au niveau des synapses. 102 Le cerveau, un centre nerveux Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Manipuler : réaliser une observation microscopique de neurones. S approprier un environnement numérique de travail. [compétence 4] Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma afin de traduire le mode de communication entre deux neurones. [compétence 1] Exemples d activités Observation microscopique de neurones. Utilisation d une animation illustrant la communication entre cellules nerveuses. Construction d un schéma fonctionnel illustrant simplement un mode de communication entre deux neurones.

un centre nerveux Le fonctionnement du système nerveux peut être perturbé dans certaines situations et par la consommation de certaines substances. ( ) Les relations entre organes récepteurs et effecteurs peuvent être perturbées : par la fatigue ; par la consommation ou l abus de certaines substances modifiant l action de messagers chimiques au niveau des synapses. Raisonner avec logique et rigueur. [compétence 7] Mobiliser ses connaissances pour comprendre le fonctionnement de son propre corps : relier la consommation de certaines substances à des perturbations du fonctionnement du système nerveux. S approprier un environnement numérique de travail. [compétence 4] Observation de photographies de microscopie électronique à balayage de cellules auditives en bon état et altérées. Exploitation de données pour relier le comportement d un conducteur à l alcoolémie, la fatigue ou la consommation de drogue. Mesure du temps de réaction. [B2i] Analyse de notices de médicaments. Recherche d informations permettant de relier des altérations de la perception à certains comportements. [B2i] Mise en relation de l usage d une drogue et des modifications du comportement. Les acquis de l École Paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/ 2002/hs1/default.htm Au Cycle 2 Les manifestations de la vie chez l enfant Il s agit de faire prendre conscience à l enfant de certaines caractéristiques de son corps pour rappeler : l importance des règles de vie et d hygiène : habitudes quotidiennes de propreté, d alimentation, de sommeil. Au Cycle 3 Le corps humain et l éducation à la santé L éducation à la santé est liée à la découverte du fonctionnement du corps en privilégiant les conditions de maintien du corps en bonne santé, ici nous étudions les conséquences à court et long terme de notre hygiène ; les actions bénéfiques ou nocives de nos comportements (notamment dans l alimentation). Documents d accompagnement Fiche 15, cycle 2 et 3 consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire». Thèmes de convergence Ce chapitre peut être intégré à la construction du thème «Santé». Les élèves ont une prise de conscience de l impact de l hygiène alimentaire et de vie sur le fonctionnement de notre organisme. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www. education.gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/ 2007/hs6/MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de notions et de compétences : «maîtriser des connaissances sur l Homme : l organisation et le fonctionnement du corps humain» ; «pratiquer une démarche scientifique» comprendre la transmission des messages nerveux entre neurones ; «mobiliser ses connaissances en situation, par exemple comprendre le fonctionnement de son propre corps». Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre «la responsabilité face à la santé» ; «le respect de soi». B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves» : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 193) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence C.3.4 : «Utiliser un tableur pour construire un graphique», construisant un histogramme des temps de réaction des élèves d un classe et calculant la moyenne du temps de réaction de la classe. Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/10.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : un fichier tableur avec les résultats du temps de réaction des élèves, une aide à l utilisation du logiciel tableur Microsoft Excel et OpenOffice Calc. Le cerveau, un centre nerveux 103

Activité 1 Des perturbations du comportement Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : mesurer et définir le temps de réaction à un stimulus extérieur ; étudier les modifications du comportement à la suite de la consommation de drogues et/ou d alcool. Connaissances construites Le fonctionnement du système nerveux peut être perturbé dans certaines situations et par la consommation de certaines substances. Les relations entre organes récepteurs et effecteurs peuvent être perturbées : par la fatigue ; par la consommation ou l abus de certaines substances modifiant l action de messagers chimiques au niveau des synapses. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider les connaissances sur l organisation du corps humain. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Mesure du temps de réaction, activités B2i (documents a et b). Mise en relation de l usage de drogue et des modifications du comportement (documents c à f). 104 Le cerveau, un centre nerveux

Réponses aux questions posées 1. t m d r ac n c a à l gan m p r d à un m a e l t m d l é a a d un m ag n в x n, d a t an m a c вa, d l é a a d un m ag n в x m pa l c вa e d a p aga j à l gan e c. 2. a c a d a co e d d og p en a n d c d angƣ, un ag, un a gm n a d la p d r, un nc, un p d la c c n a e un a g m n d t m d r ac. 3. t m d r ac e mod pa la fa g, la p d a co, d m d cam n e d d og 4. a c a d c a n anc a l m вm n en ra n an l r a a, en p an a n l cॐ m n. Matériel et mise en œuvre : Pour mesurer et comprendre ce qu est le temps de réaction, de très nombreux sites proposent de mesurer le temps de réaction en répondant à diverses stimulations : auditives, sonores ou visuelles : http://www.lepermis.com/jeux/reaction.htm http://www.lelombrik.net/jeux/3231/temps-dereaction.html http://conduitesure.neuf.fr/distances%20d arr%eat %20r%E9action%20freinage.html http://www.ac-grenoble.fr/svt/site/prof/logiciel/ reaction.htm Des manipulations pour mesurer le temps de réaction avec du matériel ExAO sont présentées sur le site Internet : http://www.svt.ac-aix-marseille.fr/exao/experim/ tmpsreac/default.htm De petites manipulations réalisables en classe avec du matériel simple sont proposées sur le site Internet : http://www.astrosurf.com/apex-occult/instant.htm Bibliographie : Des ouvrages généraux pour le professeur P. Buser, Neurobiologie. Psychophysiologie sensorielle (tomes 1 et 2), édition Hermann, collection Méthodes, 1997. M. Bounias, Traité de toxicologie générale du niveau Moléculaire à l échelle Planétaire, édition Springer, 1999. E. Loonis, Notre cerveau est un drogué : Vers une théorie générale des addictions, édition Presses Universitaires du Mirail Toulouse (PUM), collection Chemins cliniques, 1997. Des sites Internet De très nombreux sites présentent les effets des drogues et de l alcool sur l organisme : http://www.nonaladrogue.org/ http://www.infosante92.com/drogue.htm http://www.parentscontreladrogue.com/ http://www.parolesdejeunes.com/ Des ouvrages généraux pour les élèves Coll., L encyclopédi@ des sciences, édition Gallimard, Gallimard Jeunesse, collection Encyclopédi@, 2005. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Le cerveau, un centre nerveux 105

Activité 2 Organisation et fonctionnement du cerveau Objectifs visés Cette activité a pour objectif de faire découvrir aux élèves l organisation du cerveau en lien avec l élaboration d un message nerveux moteur. Dans un premier temps les élèves sont amenés à étudier l activité cérébrale à l aide d imageries médicales de cerveaux chez une personne souffrant d hémiplégie et une personne saine. Cela permet d observer que c est au niveau du cerveau que sont élaborés des messages nerveux moteurs responsables du mouvement. Dans un deuxième temps, ils étudient l organisation du cerveau et découvrent que c est en périphérie du cerveau, au niveau de la substance grise, que sont élaborés ces messages. Enfin, ils découvrent que cette substance grise est constituée de cellules particulières, les neurones, organisées en réseau. Connaissances construites Le cerveau est un centre nerveux qui analyse les messages nerveux sensitifs (la perception) et élabore en réponse des messages nerveux moteurs (l action motrice). Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, cette activité contribue à consolider les connaissances sur l organisation du corps humain. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité S approprier un environnement numérique de travail (documents a à e). Observer au microscope des neurones (document f). 106 Le cerveau, un centre nerveux

Réponses aux questions posées 1. c вa e r a x gan n pa l n n m ag n в x n t an m pa c n a c вa. c вa e r a x gan m pa d n m p l c вa e ac l un m ag m e é a. n n, un p pa a y d un c a la mƣ d c вa e inac. c a p m d a m l c вa é a l m ag n в x m c and n l f c m n d m c 2. l doc m n b e c, l z ac в d c вa à la p d c вa. la c (doc m n d) в la p d c вa e c d anc g. C e d c a n вa d la anc g l m ag n в x m é a 3. n p d l n d c ca i c d un n a, d cy a m e d un m m an. 4. n gan en r a. a c n ca en c n en r a p m l é a a d m ag n в x m Matériel et mise en œuvre : Précisions pour l observation de neurone au microscope Il est conseillé d observer des neurones pyramidaux car le réseau est plus lisible pour les élèves et les noyaux sont plus facilement identifi ables ; ceux-ci se trouvent dans le cortex cérébrale. Dans le cortex cérébelleux, on trouve les cellules de Purkinje, cellules nerveuses plus diffi cile à analyser. En classe, il est possible de disséquer de la cervelle de mouton afi n d observer l organisation anatomique du cerveau. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 105 (activité 1). J. Hanaway, T. A. Woolsey, M. H. Gado, M. P. Roberts, Atlas du cerveau, un guide visuel du système nerveux central humain, édition De Boeck Université, 2000. E. Godaux, Le cerveau, édition Milan, collection Les essentiels, 2004. H. Lodish, Biologie moléculaire de la cellule, édition De Boeck, 3 e édition 2005. Des sites Internet Sur de nombreux sites, il est possible de trouver des images de cerveaux observés par imagerie médicale : http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www. savoirs.essonne.fr http://zebac.free.fr/visiteur/irm/pages/intro.html http://www.ophtalmo.umontreal.ca/contenu/actualite/ quizz_old/rep_quizz07.htm http://www.dgpc.ulaval.ca/bio90192/chap6/eegirm.htm Des ouvrages généraux pour les élèves A. Dudink et R. Van Der Meer, Le Cerveau, édition Seuil, 1998. S. Parker, Le corps humain, édition Piccolia, 2006. Coll., Le cerveau complexe et fascinant : 15 expériences faciles à réaliser, édition Albin Michel, collection Les petits débrouillards, 2003. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Le cerveau, un centre nerveux 107

Activité 3 La communication entre les neurones Objectifs visés Cette activité a pour objectif de conduire les élèves à : visualiser l organisation des neurones dans le cerveau ainsi que les zones de communication entre les neurones ; expliquer le mode de transmission des messages nerveux d un neurone à un autre ; comprendre le mode d action des drogues sur le cerveau. Connaissances construites La perception de l environnement et la commande du mouvement supposent des communications au sein d un réseau de cellules nerveuses ou neurones. La cellule nerveuse, ou neurone, transmet les messages nerveux aux autres cellules en produisant des messagers chimiques au niveau des synapses. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Réaliser un schéma afin de traduire le mode de communication entre deux neurones (documents a à c). Exprimer les résultats d une recherche (document d). Mise en relation de l usage de drogue et des modifications du comportement (document e). 108 Le cerveau, un centre nerveux

Réponses aux questions posées 1. x c n в c n n en e a n вa d p z d c ac l ex m d ax : l yna 2. yna d z d c n ca en d x n m ag n в x a в a n вa d la yna. a en a n la l a d un m ag c m f x l d x m n, en a nan la fa ca d un n вa m ag n в x. 3. a c n ca a n вa d c вa e r a pa l in m d a d yna A l n вa l d m ag c m p m an la c n d m ag n в x en d x n Matériel et mise en œuvre : Afi n de comprendre le mode de transmission du message nerveux entre deux neurones, une animation fl ash peut être téléchargée sur http://svtolog.free.fr/article.php3?id_ article=229 L auteur de cette animation fl ash propose des protocoles d utilisation de son logiciel sur : http://tecfa.unige.ch/perso/ lombardf/logiciels/neurodule/protocoles/ Les expériences de cette activité ont été réalisées à partir du logiciel téléchargeable à cette adresse : http://svtolog. free.fr/article.php3?id_article=365 Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p. 105 (activité 1) et p. 107 (activité 2). P. C. Cross, R. Mercer, Ultrastructure cellulaire et tissulaire, approche fonctionnelle, édition De Boeck, 1995. C. Moussard, C. Mougin, P. Oudet, Biologie moléculaire, Biochimie des communications cellulaires, édition De Boeck, 2005. Des ouvrages pour les élèves D. Voisin, Santé, paramédical, édition Seuil, 1995. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Le cerveau, un centre nerveux 109

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. Construire une phrase 1. Les messages nerveux sont transmis de neurone à neurone au niveau des synapses. 2. Le cerveau est constitué de très nombreux neurones organisés en réseaux. 3. C est au niveau des synapses que sont transmis les messages nerveux par l intermédiaire de messagers chimiques. 2. Questions-réponses 1. Le message nerveux est transmis d un neurone à un autre par l intermédiaire de messagers chimiques au niveau des synapses. 2. Les neurones sont organisés en réseau dans le cerveau. 3. Les facteurs qui perturbent le fonctionnement du cerveau sont : la fatigue, la consommation d alcool et de drogues. 4. Les drogues modifient le comportement d un individu en agissant comme les messagers chimiques au niveau des synapses. 3. Définition 1. c. 2. a. 3. b. 4. Une observation microscopique 1. noyau membrane cytoplasme prolongement cytoplasmique (axone ou dendrite) 2. Ces cellules se trouvent dans le cerveau et la moëlle épinière. 3. Un neurone est en communication avec plusieurs autres neurones, ils forment un réseau. 5. Légender un schéma 1., 2. et 3. message nerveux vésicule contenant les messagers chimiques messagers chimiques neurone 1 fente synaptique neurone 2 1. Après avoir décalqué le schéma, ajouter les légendes : vésicule et fente synaptique. Voir schéma ci-dessus. 2. Ajouter le message nerveux, représenté par une flèche bleue allant du neurone 1 vers le neurone 2 (ici en pointillé). 3. Dessiner des ronds rouges (ici noir) dans les vésicules et dans la fente synaptique. Ne pas oublier d en ajouter collés à la membrane du neurone 2. 4. Titre : «La synapse zone de communication entre deux neurones». 5. Les structures représentées par ce schéma se trouvent dans le cerveau, la moelle épinière J applique mes connaissances Exercice guidé 6. L action de la nicotine sur le cerveau 1. L activité du cerveau d un fumeur est moins importante que celle d un cerveau de non-fumeur. La nicotine inactive le cerveau. 2. Voir schéma ci-contre. 3. La nicotine se fixe sur les synapses et augmente la libération d un messager chimique au niveau des synapses, celui-ci inactive les neurones. Lieu de fixation de la nicotine synapse 110 Le cerveau, un centre nerveux

7. Être concentré au volant 1. Les facteurs qui augmentent le temps de réaction sont : la fatigue, la déconcentration, la consommation de drogue ou d alcool. 60 50 40 30 20 distance d arrêt (en m) conducteur b 10 conducteur a vitesse de la voiture (km/h) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 10. Les communication entre neurones 1. Les zones entourées en vert sont les synapses. 2. Si on stimule le neurone 1, on retrouve le message nerveux dans le neurone 2. Si on stimule le neurone 2, on ne retrouve pas le message nerveux dans le neurone 1. La transmission du message nerveux ne se fait que dans un seul sens : du neurone 1 vers le neurone 2. 3. La transmission d un message nerveux d un neurone à un autre neurone se fait par l intermédiaire de messagers chimiques libérés par le premier neurone au niveau d une synapse. 11. 1. Entre deux neurones 2. Distance d arrêt du véhicule en fonction de la vitesse. 3. La distance d arrêt est plus longue lorsque le temps de réaction est plus grand et s allonge avec l augmentation de la vitesse du véhicule. 4. Le temps de réaction est augmenté lorsque la personne est sous l emprise de la drogue. La distance de freinage est alors augmentée. Des accidents arrivent plus souvent car la vigilance des personnes droguées est diminuée. 8. Boire ou conduire, il faut choisir! 1. La distance parcourue est la distance que le véhicule parcourt entre le moment où le conducteur perçoit le danger et freine en ajoutant la distance de freinage du véhicule. 2. Le conducteur ayant un taux d alcool de 0,5 g/l s arrête plus tard que le conducteur à jeun car son temps de réaction est plus long. 3. La consommation d alcool perturbe les capacités à conduire en augmentant le temps de réaction et en troublant la vision. 9. Une agression sans agresseur 1. Les utilisateurs d hallucinogène deviennent agressifs. 2. Ceux-ci se sentent agressés et persécutés car la perception du temps et de l espace est modifiée, de plus les couleurs semblent plus vives et les sons plus forts. 3. Les hallucinogènes agissent dans le cerveau au niveau des synapses. Ceux-ci agissent comme les messagers chimiques augmentant l activité des neurones. vésicule fente synaptique 2. La fente synaptique mesure 1 mm. Sur la photo, 1 cm = 0,3 μm. La fente synaptique est donc de 0,3 μm x 1 mm / 10 mm = 0,03 μm. 3. C est au niveau de la fente synaptique que les messagers chimiques sont libérés et vont se fixer sur le second neurone. 4. Les vésicules contenant les messagers chimiques se trouvent dans le neurone a. Le message est transmis du neurone a vers le neurone b. 12. Communiquer entre nerf et muscle 1. et 2. muscle fente synaptique terminaison nerveuse sens de la communication 3. Synapse entre un neurone et une cellule musculaire. Le cerveau, un centre nerveux 111

Chapitre Hormones et Je m interroge sur ces documents L ensemble de ces documents permet à l élève de remobiliser des connaissances relatives aux transformations pubertaires. Ces connaissances ont été construites lors de l étude de la partie «La transmission de la vie chez l Homme». Les textes qui accompagnent ces photographies apportent des informations complémentaires. La première photographie présente le résultat d un examen radiologique préconisé en cas de retard pubertaire ; le texte associé évoque un autre examen médical, le dosage sanguin du taux de certaines hormones, pouvant être pratiqué pour établir ou confirmer le diagnostic. Ainsi, l élève est amené à formuler, déjà, des hypothèses explicatives quant à l intervention de substances chimiques à l origine du déclenchement de la puberté. La deuxième photographie montre la silhouette d adultes et d enfants des deux sexes. Elle peut être utilisée comme support visant à faire émerger les connaissances acquises sur la nature des transformations pubertaires, en particulier l apparition de certains caractères sexuels secondaires. Le texte du troisième document apporte des informations sociétales en rapport avec l âge moyen de l apparition des règles chez les filles, en France. Ce document invite l élève à s interroger sur l origine des règles, phénomène commun à toutes les filles qui apparaît à un âge variable à la puberté. L ensemble des documents conduit ainsi l élève à se poser des questions sur l origine des transformations pubertaires. Programme Programme officiel consultable sur le site du B.O. : hors série n 6 du 19 avril 2007. ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe3.pdf Le programme présente les références au socle commun de connaissances et de compétences en caractères droits. Le reste du programme est en italique. Connaissances La puberté est due à une augmentation progressive des concentrations sanguines de certaines hormones fabriquées par le cerveau ; elles déclenchent le développement des testicules et des ovaires. Testicules et ovaires libèrent des hormones qui déclenchent l apparition des caractères sexuels secondaires. 112 Hormones et puberté Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Pratiquer une démarche scientifique : questionner, formuler des hypothèses explicatives afin de connaître la relation entre deux organes. Exploiter des textes, tableaux, graphiques afin d établir le rôle des hormones dans la relation entre des organes. Exemples d activités Analyse de données sur les concentrations sanguines de gonadotrophines présentes dans le sang en fonction de l âge. Expérimentation à l aide de logiciels de simulation pour établir la relation ovaire-utérus. [B2i]

puberté Les hormones ovariennes (oestrogènes et progestérone) déterminent l état de la couche superficielle de l utérus. La diminution des concentrations sanguines de ces hormones déclenche les règles. Les transformations observées à la puberté sont déclenchées par des hormones qui assurent une relation entre les organes. Une hormone est une substance, fabriquée par un organe, libérée dans le sang et qui agit sur le fonctionnement d un organe-cible. Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma fonctionnel traduisant la communication hormonale entre organes. Situer dans le temps des découvertes scientifiques. [Compétence 5] Conception d une démarche expérimentale montrant les liens entre ovaires et utérus. Construction d un schéma fonctionnel illustrant la relation hormonale entre organes. Identification à partir de documents d un organe producteur d hormone et de l organe cible par exemple pour l insuline ou l hormone de croissance. Exploitation de résultats d expériences historiques (ablations, greffes d organes). [Histoire des sciences]. Les acquis de l École primaire Paru au B.O. hors série n 1 du 14 février 2002 consultable sur le site du B.O. : http://www.education.gouv.fr/bo/ 2002/hs1/default.htm Au Cycle 3 Transmission de la vie chez les êtres humains Il existe des différences entre l homme et la femme : l organisation du corps varie en fonction du sexe. À partir de la puberté, l homme produit des spermatozoïdes, la femme produit des ovules (âge variable). Documents d accompagnement Fiches 14, des cycles 2 et 3, consultables sur le site du CNDP : http://www.cndp.fr/, à la rubrique «Enseigner primaire secondaire» Thèmes de convergence Paru au B.O. hors-série n 6, volume 2 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse du site : http://www.education. gouv.fr/bo/2007/hs6/mene0750668a_annexe5.pdf L objectif de ce chapitre est de mettre en évidence que le fonctionnement de l organisme est lié à l existence de communications entre les organes. Il s agit de montrer que le fonctionnement d un organe modifie le fonctionnement d un autre, par voie hormonale. Ainsi, ce chapitre complète le chapitre 10 en mettant en évidence un type de communication entre organes autre que la communication nerveuse. Le socle commun de connaissances et de compétences Socle commun complet, paru au B.O. n 29 du 29 juillet 2006 consultable sur le site du B.O. : http://www. education.gouv.fr/bo/2006/29/mene0601554d.htm Mise en œuvre du socle commun dans le programme de Sciences de la Vie et de la Terre, paru au B.O. n 6 du 19 avril 2007, téléchargeable à l adresse Internet (introduction) : ftp://trf.education.gouv.fr/pub/edutel/bo/ 2007/hs6/MENE0750668A_annexe1.pdf Ce chapitre participe à la construction de connaissances et au développement de compétences : connaître «l organisation et le fonctionnement du corps humain», s informer sur la sexualité et la santé, «savoir observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, argumenter», «percevoir le lien entre sciences et techniques». Attitudes développées au cours des quatre activités de ce chapitre l imagination raisonnée ; l esprit critique : distinction entre le prouvé et le probable. B2i Le B2i pour le collège est défini dans l arrêté paru au B.O. du 20 juillet 2006 : http://www.education.gouv.fr/ bo/2006/29/mene0601490a.htm Les modalités d évaluation du B2i sont présentées dans la circulaire de mise en œuvre parue au B.O. du 16 novembre 2006. Elle présente en annexes le tableau synoptique des items évalués et les feuilles de position «élèves» : http://www.education.gouv.fr/bo/2006/42/ MENE0602673C.htm Atelier B2i (page 211) : cette activité spécifique participe à la construction, par l élève, de la Compétence C.3.5 : «savoir regrouper dans un même document des images et du texte», en lui proposant d insérer des symboles (flèches et cercles), des zones de texte et de déplacer l ensemble des éléments afin de construire un schéma de synthèse de la communication hormonale. Le logiciel utilisé est OpenOffice Writer, mais tout autre logiciel de traitement de texte, tel que Word, peut être utilisé pour réaliser cette activité. Le site : www.didiersvt.com/4/b2i/11.html propose toutes les ressources pour élaborer cette activité : un fichier texte à modifier, l aide à l utilisation d OpenOffice Writer et de Microsoft Word. Hormones et puberté 113

Activité 1 L origine des transformations pubertaires Objectifs visés Cette activité a pour objectif de : mettre l élève en situation de formuler des hypothèses et de les tester afin d expliquer l origine du développement des organes reproducteurs à la puberté ; construire la notion d hormones à partir de l exemple du déclenchement de la puberté. Connaissances construites La puberté est due à une augmentation progressive des concentrations sanguines de certaines hormones fabriquées par le cerveau ; elles déclenchent le développement des testicules et des ovaires. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, ce chapitre participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain. Les transformations observées à la puberté sont déclenchées par des hormones qui assurent une relation entre les organes. Une hormone est une substance, fabriquée par un organe, libérée dans le sang et qui agit sur le fonctionnement d un organe-cible. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Pratiquer une démarche scientifique : questionner, formuler des hypothèses explicatives afin de connaître la relation entre deux organes (documents a à d). Exploiter des tableaux, des textes et des schémas afin d établir le rôle des hormones dans la relation entre des organes (document e). Exprimer les résultats d une recherche : réaliser un schéma fonctionnel traduisant la communication hormonale entre organes (document f). 114 Hormones et puberté

Réponses aux questions posées 1. c c n a ang n d c a n h m fa pa l c вa a gm n n à pa d la p e j à l âg ad, en m m t m d в n l t c c l ga ç e l a c la f. n p d c p n l a gm n a p og в d c c n a ang n d c h m d c nc la p. 2. à l in c d h m fa pa l hy y ( gan a n вa d c вa ) à un p, в un d в m n d t c d mâ e d a d la f m. r a ind n c h m p o n l d c nc m n d gan r od c r a c m pa l ex nc d a a d l hy y, en a n l a nc d d в m n d gan r od c 3. d в m n d gan r od c à la p e p o pa l ac d h m p od pa l c вa e l dan l ang. gan r od c d c l gan c d c h m c a 4. a p e d à un a gm n a p og в d c c n a ang n d c a n h m fa pa l c вa ; e d c nc n l d в m n d t c e d a Matériel et mise en œuvre : Cette activité se prête à la réalisation d un schéma de synthèse sur la communication hormonale. Dans cette optique, le document f peut constituer un fond de schéma sur lequel les élèves peuvent identifi er, dans le sujet d étude proposé : un organe producteur d hormones (le cerveau) ; un organe-cible de ces hormones (testicules ou ovaires) ; une voie de communication sanguine. Ainsi, la réalité d une communication hormonale à l origine du déclenchement de la puberté est attestée par la confrontation de résultats expérimentaux avec un schéma théorique de la communication hormonale. Bibliographie : Des ouvrages généraux pour le professeur Coll., Manuel de Sciences de la Vie et de la Terre, Terminale S, éditions Didier, 2002. L.-J. Heffner, La reproduction humaine, édition De Boeck, collection sciences médicales, 2003. E. Marieb, Biologie humaine : anatomie et physiologie, édition De Boeck, collection Anatomie Physio, 2000. Des sites Internet Pour s interroger sur l origine du déclenchement de la puberté : le diagnostic d un retard pubertaire : http://www.med.univangers.fr/discipline/pediatrie/endoped0306/retard %20pubertaire.htm Pour lire une brève d un article sur l origine de la puberté : une maturation hypothalamique (publié en 2003 et issue de British Society for Neuroendocrinology) : http://wcentre.tours.inra.fr/ societeneuroendocrino/briefi ngs/briefi ng-ebling-18.htm Pour avoir un résumé sur la puberté dans l espèce humaine : l évolution hormonale durant la puberté : http://www.inrp.fr/ Acces/biotic/procreat/determin/html/puberHorm.htm Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Hormones et puberté 115

Activité 2 L apparition des caractères sexuels secondaires à partir de la puberté Objectifs visés Cette activité conduit l élève à découvrir les causes du développement des caractères sexuels secondaires. En parcourant les différents documents présentés, l élève est amené à éprouver l hypothèse selon laquelle les testicules et les ovaires libèrent des hormones, qui déclenchent l apparition des caractères sexuels secondaires. Ainsi, l étude de résultats expérimentaux permet à la fois de révéler l intervention d organes producteurs d hormones et l influence de ces dernières sur l apparition des caractères sexuels secondaires. Connaissances construites Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, ce chapitre participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain. Les transformations observées à la puberté sont déclenchées par des hormones qui assurent une relation entre les organes. Une hormone est une substance, fabriquée par un organe, libérée dans le sang et qui agit sur le fonctionnement d un organe-cible. Testicules et ovaires libèrent des hormones qui déclenchent l apparition des caractères sexuels secondaires. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Pratiquer une démarche scientifique : questionner et formuler des hypothèses explicatives afin de connaître la relation entre deux organes (documents a, b, d et e). Exploiter des tableaux, des textes et des schémas afin d établir le rôle des hormones dans la relation entre des organes (documents c, f et g). 116 Hormones et puberté

Réponses aux questions posées 1. l a nc d ca ac x c da c un p an d hy og ad m, e l à un d в m n in an d gan r od c p f m l hy van : «l gan r od c in n dan l d в m n p a d ca ac x c da». 2. r a d l ex nc r a c l co p m n d c m c hy, ca l a a d t c en a n un r g d la c d coq, un d ca ac x c da d mâ. 3. L a a d ca ac x c da e l à l a gm n a d c c n a ang n d t e d œ og n 4. a t, p od pa l t c e r a d l a a d ca ac x c da n e, l in c d t à un co ca p o un c ƣ anc d a c. 5. A la p, l t c e l a l n d h m d c nc n l a a d ca ac x c da Matériel et mise en œuvre : De nombreuses expériences virtuelles disponibles sur Internet (voir Ressources) permettent de placer l élève en autonomie pour confi rmer, modifi er ou invalider des hypothèses explicatives du déclenchement de l apparition des caractères sexuels secondaires. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 115 (activité 1). E. Perilleux, Biologie humaine, Anatomie, physiologie, santé, édition Nathan, collection Biologie Bac Terminal, 1995. Des sites Internet Pour consulter et/ou exploiter des résultats expérimentaux illustrés attestant d une communication hormonale : http://www. ac-reims.fr/datice/svt/ aller dans Ressources pédagogiques de l académie, puis dans Pour le lycée, Exemples d activités, choisir la rubrique «La régulation de l activité testiculaire chez les Mammifères» dans Classe de terminale S. Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Hormones et puberté 117

Activité 3 L origine des cycles menstruels chez la femme Objectifs visés Le but de cette activité est de mettre en évidence l existence d une communication hormonale entre les ovaires et l utérus ; cette communication est à l origine du cycle utérin. Ainsi, les règles sont abordées à un deuxième niveau explicatif : leur déclenchement est lié à une diminution des concentrations sanguines des hormones ovariennes. Connaissances construites Les hormones ovariennes (œstrogènes et progestérone) déterminent l état de la couche superficielle de l utérus. La diminution des concentrations sanguines de ces hormones déclenche les règles. Dans le cadre du socle commun de connaissances et de compétences, ce chapitre participe à la construction de la connaissance du fonctionnement du corps humain. Les transformations observées à la puberté sont déclenchées par des hormones qui assurent une relation entre les organes. Une hormone est une substance, fabriquée par un organe, libérée dans le sang et qui agit sur le fonctionnement d un organe-cible. Les capacités et compétences déclinées au cours de cette activité Pratiquer une démarche scientifique : questionner et formuler des hypothèses explicatives afin de connaître la relation entre deux organes (document b). Exploiter des textes, tableaux, schémas afin d établir le rôle des hormones dans la relation entre des organes (document c). 118 Hormones et puberté

Réponses aux questions posées 1. a n p c ac в in ॐ n l r g c la f. 2. l c c n a ang n d œ og n e d p og é p l é a d la c c c d la pa ƣ d l u e im an. 3. n p l r g d c nc pa un d m n d c c n a ang n d c h m a 4. n l a nc d a l u d la n pa d mod ca cyc. n, l in c d h m a r a l f c m n cyc d l u n p d c en c c l a e un gan p od c d h m ag n l u en mod an l é a d la c c c. a na d l ac d c h m d nd d l c c n a ang n. la c c n a d c h m d m n, l r g p od n. Matériel et mise en œuvre : La mise en évidence d un lien entre les concentrations sanguines des hormones ovariennes et l épaisseur de la couche superfi cielle de la paroi de l utérus peut être facilitée par l étude d une animation Flash. Une telle animation, que l on peut étudier directement en ligne (http://vecteur. ca/ressources/sciences/cycle_reproducteur/cycle_ reproducteur.swf) ou bien télécharger librement, est un support intéressant car les élèves peuvent réaliser des arrêts à différentes périodes du cycle menstruel et comparer alors l épaisseur de la muqueuse utérine et les concentrations sanguines d œstrogènes et de progestérone. Ressources : Des ouvrages généraux pour le professeur Voir la liste proposée p 115 (activité 1). Des sites Internet Pour visionner ou/et utiliser une animation permettant de comprendre l origine des règles : http://vecteur.ca/ressources/ sciences/cycle_reproducteur/cycle_reproducteur.swf Pour avoir des informations sur l âge moyen des premières règles chez les femmes en France : http://www.ined.fr/fr/ tout_savoir_population/fiches_pedagogiques/a_ quel_age_les_premieres_regles/ Les documents du manuel sont à projeter à partir du CD-Rom. Hormones et puberté 119

E Je vérifie mes connaissances xercices 1. QCM 1. a 2. b 3. b 2. Représenter une relation entre organes 1. et 2. Ovaire Organe producteur d hormones Circulation des hormones dans le sang Utérus Organe-cible des hormones 3. Suite à cette communication hormonale, l épaisseur de la paroi interne de l utérus augmente. 3. Schéma fonctionnel Augmentation de la production d hormones ovariennes A pour conséquence Augmentation de l épaisseur de la paroi interne de l utérus Diminution de la production d hormones ovariennes A pour conséquence Règles 4. Mots croisés 1 H O R M O N E S 2 V O I X 3 A D O L E S C E N C E 4 P O I L S 5 P U B E R T E 6 U T E R U S Le mot vertical est : ovaire J applique mes connaissances Exercice guidé 5. Retard important 1. Cette personne est de sexe féminin car elle produit des hormones ovariennes. 2. Ces périodes correspondent aux règles parce qu elles : coïncident avec une production minimale d hormones ovariennes, durent à peu près 5 jours, surviennent régulièrement à peu près tous les 28 jours. 3. Pendant la période 1, la production d hormones est cyclique alors qu elle ne cesse d augmenter pendant la période 2. 4. L augmentation continue de la production d hormones ovariennes s explique par la survenue d une grossesse après les dernières règles. 5. Pendant la période F-G, la paroi interne de l utérus est épaisse. 120 Hormones et puberté

6. Origine du diabète 1. Le glucose est stocké au niveau du foie. 2. L insuline est une hormone car le pancréas produit l insuline, qui agit sur un autre organe (le foie), en modifiant son action (stockage du glucose). 3. Le diabète est en rapport avec l absence de production d insuline par le pancréas. Le glucose n est alors plus stocké dans le foie et se déverse dans le sang. 7. Être enceinte? 1. Cette substance doit probablement passer du sang de l embryon dans la sang de la mère en passant par le placenta, puis, considérée par l organisme maternel comme un déchet, elle est éliminée par les reins. 2. Cette substance étant produite par l embryon, sa présence dans l urine d une femme permet d affirmer qu elle est enceinte. 3. Cette personne est à sa quatrième semaine de grossesse. 8. Accident de parcours 1. Le choc émotionnel a pour conséquence l arrêt de l ovulation. 2. L arrêt de l ovulation parait être en rapport avec l arrêt de la production d hormones hypophysaires. 3. L injection des molécules d origine hypophysaire a pour conséquence la réapparition de l ovulation. Ces molécules sont probablement des hormones qui stimulent le fonctionnement des ovaires. 9. Donner de la voix 1. À la suite de la castration, Farinelli n a pas subi les transformations de la puberté. Donc, sa voix n a pas mué. 2. Puisque l ablation des testicules s accompagne de l absence de développement des caractères sexuels secondaires, on peut en déduire que les testicules sont responsables de l apparition de ces caractères. 3. Les testicules sont des organes qui produisent des spermatozoïdes ; donc la castration est une pratique qui rend l individu stérile. 4. Les testicules produisent des hormones, qui déclenchent l apparition des caractères sexuels secondaires comme la mue de la voix. En l absence de testicules, aucune hormone ne permet la mue de la voix. 10. Des changements de taille 1. Pendant l enfance, la concentration sanguine de testostérone est faible et constante. Il y a peu de variations de la taille du pénis durant cette période de la vie. Vers l âge de 12 ans, la concentration sanguine de testostérone augmente brutalement, ainsi que la taille du pénis. 2. C est à partir de l âge de 12 ans environ que des changements simultanés de la concentration sanguine de testostérone et de la taille du pénis apparaissent. 3. Ces changements correspondent à la puberté. 4. L augmentation de la concentration sanguine de testostérone provoque la croissance du pénis. 11. Le gigantisme 1. L excès d hormone de croissance dans le sang est la cause du gigantisme. 2 Les organes à l origine du gigantisme sont l hypophyse et les os. 3. L ablation de cellules hypophysaires permet de traiter les cas de gigantisme, car cette maladie peut être liée à une prolifération anormale de cellules de l hypophyse provoquant une augmentation de la production d hormone par cet organe. 12. Un traitement efficace de retard pubertaire 1. Les concentrations sanguines des hormones LH, FSH et de testostérone de ce jeune homme sont inférieures aux valeurs standards. 2. L injection de certaines hormones du cerveau (FSH et LH) provoque une augmentation du volume des testicules. 3. Lorsque les testicules se développent, ils fabriquent à leur tour des hormones (testostérone) qu ils libèrent dans le sang. Hormones et puberté 121

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