Les projets propres des établissements

Les équipes pédagogiques du réseau investissent leur savoir-faire expérimental acquis grâce au projet Populus dans un autre projet, de leur choix, dit projet propre, sur la base duquel elles ont été sélectionnées. Les thèmes, multiples et variés, ont souvent un lien avec le territoire d’implantation des établissements.


ÉTUDE D’UNE RACE BOVINE RARE « LA BRETONNE PIE NOIR » AU LYCÉE MARCELIN BERTHELOT

« De 2016 à 2018, les élèves du lycée Marcelin Berthelot à Saint-Maur-des-Fossés (académie de Créteil), ont étudié le déterminisme génétique de phénotypes rares chez une race bovine à petits effectifs, la Bretonne Pie noir (BPN). Autrefois très répandue, et diverse, la BPN est passée près de l’extinction et la question de la diversité génétique résiduelle dans cette race bovine se pose. Nous avons été accueillis par Alain Divo, qui élève des BPN (parmi d’autres races bovines et caprines à petits effectifs) à Fontenay-lès-Briis (Essonne) : dans sa ferme, les élèves ont prélevé les poils de plusieurs individus aux phénotypes remarquables, afin d’en extraire l’ADN. Nous avons également bénéficié de l’expertise d’Aurélien Capitan, chercheur à l’INRA. Le projet s’est décliné en deux volets :

 

Volet « culard »

Des élèves de première S ont travaillé sur une vache musculeuse au phénotype « culard », jamais encore décrit dans cette race (2 autres culards l’ont été depuis). Le phénotype culard est causé par le défaut ou l’absence d’une protéine nommée myostatine, lorsque les deux copies du gène correspondant (MSTN) sont mutées. Nous voulions savoir s’il s’agissait d’une des 9 mutations déjà connues dans MSTN, et qui aurait été introduite dans la race BPN à la faveur d’un croisement, ou bien d’une mutation nouvellement apparue.

 

   

Noé, taureau BPN culard dans l’élevage d’Eric Tocqueville

À la découverte des Bretonne pie noir (pas forcément noires !) dans l’élevage d’Alain Divo

 

Encadrés par les enseignants du LMB Aurélien Terracol et Caroline Nedellec, les élèves ont séquencé l’ensemble de la séquence codante du gène MSTN (répartie sur 3 exons). Ils ont découvert dans l’exon 3 une mutation non-sens jamais encore décrite. Cette nouvelle mutation a pour conséquence la production d’une protéine myostatine tronquée, sans doute inactive. Par analyse du pédigrée de l’animal culard, Aurélien Capitan a pu remonter à l’origine de la mutation : un taureau qui est l’arrière-grand-père de notre vache cularde du côté paternel, et son quadrisaïeul du côté maternel. Comme l’on connait la contribution de ce taureau à la race BPN, on peut estimer la fréquence de l’allèle muté dans la population, donc celle des hétérozygotes (chez qui la mutation a un effet positif sur la carcasse, négatif sur la note d’engraissement), ainsi que la probabilité d’apparition d’un nouveau culard (mutation à l’état homozygote).

La découverte de cette nouvelle mutation intéresse les éleveurs de BPN (regroupés dans l’Union Bretonne Pie Noir). Notre recherche a donc un débouché pratique. Nos élèves ont pu s’initier au monde de la recherche, mais aussi découvrir les problématiques de l’élevage.

 

Volet « robe »

Autrefois, les vaches BPN n’avaient pas toutes une robe noire. Certaines étaient « rouges », d’autres gris-bleu (« glazik ») ou chamoisées. Lors de la résurrection de la BPN dans les années 1970, les éleveurs ont mis à contribution un petit nombre de reproducteurs conformes au standard de race (robe pie noir) établi en 1884. Toutefois des individus de robe rouge ou glazik apparaissent encore et sont présents dans l’élevage d’Alain Divo.

 

   

Un veau « glazik » et sa mère chamoisée dans l’élevage d’Alain Divo

Analyse des séquences avec les enseignants et les élèves de BCPST et de première S le 28 juin 2018

 

Encadrés par les enseignants Vincent Lun et Yann Esnault, des élèves de BCPST du lycée Berthelot ont d’abord exploré le locus Extension (gène MC1R) qui est le premier déterminant de la couleur de robe (il détermine la balance entre le pigment noir – eumélanine – et le pigment brun – phéomélanine). Nous avons confirmé que la couleur noire est due à l’allèle dominant ED comme chez les autres races noires bovines ; mais nous avons également établi la présence de l’allèle E+ qui, à l’état homozygote, donne une robe « rouge ».

Nous avons ensuite recherché la cause de la robe « glazik » par une approche de type « gènes candidats ». Nous avons exploré quatre gènes déjà connus pour des mutations responsables de couleurs rares, par l’utilisation d’amorces ad hoc. Nous avons retrouvé, dans le gène MLPH, une délétion déjà décrite chez la race Blanc bleu belge et responsable dans cette race d’une robe « diluée » à l’état homozygote. Le gène MLPH code la mélanophiline, une protéine responsable de la répartition dans l’épiderme et le poil des pigments (mélanines) produites par les mélanocytes. Aurélien Capitan à l’INRA a confirmé le lien causal entre la délétion et la couleur de robe bleu-gris dans la BPN par l’analyse de marqueurs génétiques. Là aussi, ce résultat donne un outil aux éleveurs BPN pour connaître le potentiel de leur cheptel en matière de couleur de robe.

 

La délétion responsable de la robe « glazik » mise en évidence dans le premier exon codant du gène MLPH au niveau d’une duplication

 

Un article scientifique présentant ces résultats est en cours d’écriture. Une présentation plus détaillée des travaux des élèves du lycée Berthelot est accessible ci-dessous. Depuis 2018, l’atelier Génome se poursuit au lycée Berthelot : après avoir travaillé sur les variétés anciennes de pommiers en 2019 et 2020, nous travaillons désormais sur la diversité des cafés (genre Coffea) et les gènes de biosynthèse de la caféine. »

Yann Esnault, enseignant en CPGE, prépa biologie, chimie, physique et sciences de la Terre,

lycée Marcelin Berthelot

 


SAUVEGARDE DE LA BIODIVERSITÉ DOMESTIQUE RÉGIONALE AU LYCÉE JEAN MOULIN

Un projet très ambitieux utilisant le matériel de l’opération « GÉNOME à l’École » a été mis en place dès l’année 2011 par Véronique Ranty et Perrine Girard, professeures de SVT au lycée Jean Moulin à Saint-Amand-Montrond (académie d’Orléans-Tours). Ce projet s’articule sur la collaboration avec l’URGC : l’Union pour les Ressources Génétiques du Centre-Val de Loire.

Le partenariat avec Pierre Picot, viticulteur local, a été l’élément déclencheur qui a permis au lycée d’intégrer le réseau d’établissements de l’opération « GÉNOME à l’École » en 2011. Ce producteur envisage alors de redonner vie à un cépage ancien et oublié : le gouget. Sa démarche commerciale est basée sur la mise en valeur des produits du terroir, en s’appuyant sur l’histoire et la culture qui leur sont associées : le vin issu de ce cépage était produit dans la région et servi à la table de Louis XIV.

 

Au secours d’un cépage oublié : le gouget !

 

Différents groupes d’élèves de première et terminale ont travaillé pendant trois ans pour rendre possible la production commerciale de vin issu de gouget : recherche de ceps de gouget supposé dans des vignes de particuliers, identification ampélographique, identification génétique, essais de micro vinification et identification des démarches à suivre pour sa réhabilitation commerciale.

 

   

Plantation de ceps à Vesdun au printemps 2017 (lien vidéo journal France 3)

 

A partir de 2017, le projet gagne encore en ampleur. D’autres établissements scolaires s’associent à la démarche en s’appuyant sur la réhabilitation de légumes anciens, autour de plusieurs opérations pilotes : challenge culinaire, jardins pédagogiques, sciences participatives (PL@NTNET)

Entre 2019 et 2021, une convention de partenariat signée entre l’académie d’Orléans-Tours et l’URGC dynamise le projet avec plusieurs objectifs : sensibiliser les élèves à la sauvegarde des races et variétés domestiques anciennes de la région Centre-Val de Loire et faire contribuer les élèves à la promotion et à la consommation des variétés anciennes sauvegardées.

Un projet utilisant le matériel de l’opération « GÉNOME à l’École » a été mis en place à la rentrée scolaire 2018 par Farida El Mallouli, professeure de Biotechnologies Biochimie génie biologique au lycée Elisa Lemonnier à Paris, en partenariat avec l’Aquarium Tropical du Palais de la Porte Dorée (Gabriel Picot, Chargé de développement culturel et pédagogique) et le Muséum national d’Histoire naturelle (Agnès Dettaï, Maître de Conférences)

Celui-ci consiste en l’étude du génome de spécimens de poissons de l’Aquarium, avec une nouvelle technique : le barcoding moléculaire.

Lors de la Fête de la science en octobre 2019, un très jeune public, venu à l’Aquarium Tropical, a pu découvrir cette technique :

   

Présentation du projet au visiteurs de l’Aquarium Tropical du Palais de la Porte Dorée (12 octobre 2019)

Lors de l’année de mise en place du projet (2018-2019), les élèves du lycée Elisa Lemonnier ont testé différentes espèces de poissons issus des bassins de l’Aquarium Tropical. La galerie ci-dessous présente les photos de quelques-uns des individus qui ont été étudiés par les élèves.

À la rentrée 2019, le projet s’est affiné : les lycéens de Terminale STL ont été amenés à se focaliser sur l’étude des populations de raies des bassins de l’Aquarium Tropical.  Au programme des activités : prélèvement d’échantillons, extraction d’ADN, amplification en chaîne par polymérase (PCR), puis électrophorèse sur gel d’agarose. Le séquençage est réalisé par le Genoscope d’Evry, partenaire de « GÉNOME à l’École ».

L’objectif est de permettre l’identification de l’espèce, la détermination de la provenance géographique des individus et l’établissement de la filiation entre individus. Durant deux années scolaires, ce sont des dizaines d’individus d’espèces différentes qui ont pu être étudiés :

      

      

Extraction de l’ADN, amplification en chaîne par polymérase puis électrophorèse sur gel d’agarose

En 2020-2021, le projet se poursuit. Les ressources pédagogiques ci-dessous donnent une idée de la démarche envisagée et de l’ambition des enseignants porteurs du projet au lycée Elisa Lemonnier, au travers d’une sélection d’activités documentaires et expérimentales et de documents d’accompagnement :