Professeure
Anne FLORIMOND, au lycée Richelieu, Rueil-Malmaison (92)
Une comparaison de l’ancien et du nouveau programme
Les tableaux ci-après présentent les aménagements du programme (en orange : les formulations qui disparaissent ; en bleu : les formulations qui apparaissent).
| Les savoirs du programme initial (BO spécial N°1 du 22 janvier 2019) | Les savoirs du programme modifié ([Bulletin officiel n° 25 du 22 juin 2023) |
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| Une partie du rayonnement solaire absorbé par les organismes chlorophylliens permet la synthèse de matière organique à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone (photosynthèse). À l’échelle de la planète, les organismes chlorophylliens utilisent pour la photosynthèse environ 0,1% de la puissance solaire totale disponible. À l’échelle de la feuille (pour les plantes), la photosynthèse utilise une très faible fraction de la puissance radiative reçue, le reste est soit diffusé, soit transmis, soit absorbé (échauffement et évapotranspiration). La photosynthèse permet l’entrée dans la biosphère de matière minérale stockant de l’énergie sous forme chimique. Ces molécules peuvent être transformées par respiration ou fermentation pour libérer l’énergie nécessaire au fonctionnement des êtres vivants. | L’utilisation par les organismes chlorophylliens d’une infime partie de l’énergie solaire reçue par la Terre, fournit l’énergie nécessaire à la synthèse de matière organique à partir de matière minérale (eau, ions, dioxyde de carbone) : c’est la photosynthèse. La photosynthèse permet la nutrition de presque toutes les formes de vie de la planète Terre. Les molécules organiques peuvent être transformées pour libérer l’énergie nécessaire au fonctionnement des êtres vivants. L’alimentation apporte ces molécules organiques. L’équilibre alimentaire est un élément essentiel à une bonne santé. |
| Les savoir-faire du programme initial (BO spécial N°1 du 22 janvier 2019) | Les savoir-faire du programme modifié ([Bulletin officiel n° 25 du 22 juin 2023) |
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| Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse. Comparer les spectres d’absorption et d’action photosynthétique d’un végétal. Représenter sur un schéma les différents échanges d’énergie au niveau d’une feuille. | Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse. Utiliser des données quantitatives sur l’apport énergétique d’aliments dans un bilan d’énergie correspondant à des activités variées. Mettre en évidence des aspects qualitatifs de l’équilibre alimentaire. Relier des déséquilibres alimentaires à la prévalence mondiale de la dénutrition, des maladies cardiovasculaires, des diabètes, ou de l’obésité. |
Des exemples d’outils et ressources d’intérêt pour traiter les nouveautés
| Cadre de référence des compétences numériques (CRCN) | |
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Les ressources proposées pourront être mises en œuvre par exemple à l’aide du Terminal Région et/ou en les intégrant à diverses modalités de travail imaginables, comme celles proposées dans cet article.
1. Des ressources pour estimer les apports énergétiques d’aliments
Selon la plus ou moins grande part d’autonomie laissée aux élèves, on pourra utiliser :
- Equil’al
Cette application en ligne proposée par l’académie de Nice offre la possibilité de saisir les aliments consommés au cours d’une journée. Sans avoir de calcul à faire, l’utilisateur obtient des informations (énergie totale, part de glucides, lipides, protides) sur les aspects quantitatifs de son alimentation. Une fois la saisie réalisée, l’iconographie qui s’affiche permet de se pencher sur les aspects qualitatifs de l’alimentation (inclusion d’aliments de différents groupes).
Un exemple de saisie de repas avec l’application Equil’al - L’incontournable banque Ciqual
L’accueil du site CiqualGérée par l’Anses (Agence Nationale Sécurité Sanitaire Alimentaire Nationale) et mise à disposition gratuitement via le site Ciqual, c’est LA base de données de référence sur la composition nutritionnelle des aliments. Elle fournit les teneurs en lipides, acides gras, glucides (dont les sucres) protéines, sel, vitamines, minéraux et fibres de plusieurs milliers d’aliments.
Un exemple : la composition du riz (aliment du groupe "pâtes, riz et céréales cuits") extraite du site CiqualPour permettre aux élèves d’établir le bilan quantitatif d’un repas ou d’une journée, on pourra coupler l’utilisation de Ciqual à celle d’un tableur : les élèves saisiront la valeur énergétique des aliments, trouvée dans la banque Ciqual, ainsi que la masse ingérée. Une formule de calcul (déjà paramétrée dans la feuille de calcul) permet d’obtenir la valeur énergétique du repas.
La feuille de calcul (format xlsx) pour la saisie de repas
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La feuille de calcul (format ods) pour la saisie de repas
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2. Des ressources pour calculer les dépenses énergétiques correspondant à des activités variées
Selon la possibilité ou non de faire manipuler les élèves (dédoublements), on pourra proposer :
- Le calcul de la dépense énergétique d’un organisme par la mesure de sa consommation en dioxygène (VO2) : expérimentation assistée par ordinateur
La valeur de 4,85 kcal.l–1 de dioxygène consommé (soit 20,37 kJ car 1 kcal = 4,2 kJ) représente l’équivalent calorique de l’oxygène, c’est-à-dire la quantité d’énergie libérée lors de la consommation de 1 litre de dioxygène.
Les élèves pourraient réaliser des mesures1 dans différentes conditions (par exemple assis, debout2, en marchant sur place, en trottinant sur place) puis traiter3 les résultats obtenus afin de calculer la dépense énergétique correspondant à chaque situation. Cela permettrait une familiarisation avec l’utilisation de capteurs ainsi que l’obtention et le traitement des données issues de mesurages : autant d’étapes qui seront réinvesties au moment de la mise en oeuvre du projet expérimental et numérique.
1Précautions : ne pas faire réaliser des efforts trop intenses qui solliciteraient la filière anaérobie, non prise en compte dans la mesure et le calcul. Cela conduirait à sous-estimer la dépense énergétique.
2La comparaison de la dépense énergétique assis/debout peut être utile pour assimiler la position assise à une forme de sédentarité
3De préférence en prenant en compte un nombre suffisant de mesures (prise de distance face aux données recueillies)
- Equil’al pour une estimation de la dépense énergétique
D’entrée de jeu, avant même la possibilité de saisie de repas, l’application Equil’al propose à l’utilisateur de renseigner ses caractéristiques (taille, âge, poids) afin d’avoir une estimation de son métabolisme de base. Ensuite, il s’agit d’indiquer un niveau d’activité :
Choix d’un mode de vie plus ou moins sédentaire dans Equil’alL’application ajoute alors les dépenses liées à l’activité physique au métabolisme de base pour estimer la valeur totale de la dépens énergétique quotidienne. Comme Equil’al permet aussi de saisir des repas, il pourrait être intéressant de comparer les apports et les dépenses d’un même individu. À ce propos, l’auteur du logiciel (P. Cosentino) met en garde les utilisateurs (" les données nutritionnelles peuvent comporter des erreurs et les formules utilisées sont souvent de grossières approximations") en précisant au passage que l’application n’a pas vocation à se substituer à la médecine pour résoudre des problématiques nutritionnelles.
- Des applications de suivi d’activité
De nombreuses applications pour smartphone (par exemple Cronometer, Google fit, StepsApp) utilisables gratuitement et sans bracelet connecté, permettent de saisir les activités réalisées au cours d’une journée. Sans forcément utiliser de telles applications en classe (d’autant plus qu’il ne s’agit pas de logiciels RGPD), il peut être intéressant de les signaler à des élèves désireux de connaitre avec une grande précision leur propre dépense énergétique quotidienne.
Par exemple, l’application Cronometer (accessible sous réserve d’inscription) permet d’introduire, dans le menu EXERCISE, les activités réalisées. Celles proposées dans la banque d’activités sont très variées ce qui permet de recomposer le déroulement complet d’une journée, y compris dans le cas d’une personne sédentaire.
De multiples activités dans la base de CronometerPour chaque activité saisie, l’utilisateur renseigne le niveau de l’effort (choix entre "Light’, "Moderate", "Hard" et "Very hard") ainsi que sa durée. L’application calcule l’énergie dépensée, qui s’ajoutera au total de la journée.
Exemple de saisie d’une activité avec Cronometer
3. Des ressources pour enquêter sur les maladies nutritionnelles
- Géodes : un observatoire de données épidémiologiques
Pour mémoire, Géodes est la plateforme web dynamique lancée par Santé publique France. Elle rassemble une grande partie des indicateurs de santé. L’outil permet à l’utilisateur de visualiser les données épidémiologiques sous la forme de cartes, de tableaux et de graphiques. En choisissant deux indicateurs différents, il est possible de mettre en évidence :- des corrélations géographiques
Avec la fonctionnalité "CARTE" et en paramétrant "2 CARTES", on visualise les ressemblances dans la distribution géographique de différentes pathologies :
Comparaison de la distribution géographique des cas d’obésité et d’accidents vasculaires cérébraux (source : observatoire Géodes)
Comparaison de la distribution géographique des cas d’obésité et de diabète de type 2 (source : observatoire Géodes) - des corrélations temporelles
En choisissant la fonctionnalité "SYNTHESE", on accède au graphique de l’évaluation temporelle de l’indicateur choisi. Cela permet d’observer la progression simultanée de certaines pathologies :
- des corrélations géographiques
Progression de l’obésité chez les femmes entre 2010 et 2019
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Progression du diabète chez les femmes entre 2010 et 2019
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- Des études scientifiques pour identifier des causalités
On pourra, à ce propos, fournir différentes études :
| Référence de l’étude | Contenu de l’étude |
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| Obésité et cancer du sein : Deux maladies du vieillissement limitées par l’activité physique | Une publication de médecine/sciences qui explore l’impact de l’activité physique sur la croissance tumorale. L’étude relate en particulier une expérimentation :
– des souris sont nourries avec un régime riche en graisses et séparées en deux groupes : un groupe dit standard (SE, standard environment), proche de la sédentarité, et un groupe dit enrichi (EE, enriched environment) placé dans un environnement qui favorise une activité spontanée. – après introduction de cellules cancéreuses dans les glandes mammaires des souris de chaque groupe, la croissance tumorale est mesurée. Voici le graphique des résultats, extrait de la publication : 
Niveau d’activité physique et volume tumoral chez les deux groupes de souris
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| Intensive lifestyle intervention focused on weight loss lowers obesity-related cancer risk | Une étude publiée par THE OBESITY SOCIETY relate l’expérimentation suivante :
– l’étude porte sur 4859 participants âgés de 45 à 76 ans, en surpoids ou obèses, atteints de diabète de type 2 mais exempts de diagnostic de cancer. – deux groupes sont constitués : un groupe de référence et un groupe-test. Dans ce dernier, les sujets sont astreints à un apport calorique réduit par utilisation de substituts de repas et contraints de pratiquer au moins 175 minutes d’activité physique d’intensité modérée par semaine, ceci dans le but d’atteindre et de maintenir une perte de poids d’au moins 7% de leur poids corporel. – après un suivi moyen sur une période de 11 ans, les résultats sont les suivants : 684 participants (332 dans le groupe-test et 352 dans le groupe témoin) ont reçu un diagnostic de cancer. Les taux d’incidence des cancers liés à l’obésité s’élèvent à 6,1/1.000 personnes/an dans le groupe test contre 7,3/1.000 personnes/an dans le groupe témoin. Aucune différence significative n’est constatée entre les 2 groupes pour l’incidence totale du cancer et/ou l’incidence des cancers non liés à l’obésité et/ou la mortalité totale par cancer. |
| Review of the key results from the Swedish Obese Subjects (SOS) trial – a prospective controlled intervention study of bariatric surgery | Une publication du Journal of Internal Medicine à propos de l’étude SOS (étude suédoise sur les sujets obèses) qui a impliqué 2 010 sujets obèses ayant subi une chirurgie bariatrique1 et 2 037 sujets témoins obèses. Les participants, âgés de 37 à 60 ans, ont été suivis sur une période de 20 ans. Les résultats sont les suivants :
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En conclusion...
- Si les aménagements du programme nous éloignent un peu de l’étude de la photosynthèse, les nouvelles notions abordées se prêtent à des activités diversifiées. Nous pouvons y voir l’opportunité d’entretenir la motivation du professeur (et donc celle des élèves ?).
- L’étude des déséquilibres alimentaires sera l’occasion de sensibiliser nos élèves à des fléaux mondiaux qui menacent notre santé : la malnutrition, l’obésité et la sédentarité. D’ailleurs, à propos des déterminants de santé, on peut lire sur le site de Site Santé Publique France :
"La nutrition, englobant au sens large l’alimentation, la corpulence et l’activité physique, est aujourd’hui reconnue comme un des principaux facteurs modifiables intervenant dans le déterminisme des maladies les plus répandues dans le monde industrialisé : obésité, cancers, maladies cardiovasculaires, diabète… Au niveau mondial, une alimentation déséquilibrée est un des principaux facteurs de risque de mortalité, avec environ 1 décès sur 5."
SITOGRAPHIE :
- Les méthodes de mesure de l’apport et de la dépense énergétique (enseignement scientifique - Eduscol)
- CALORIMÉTRIE INDIRECTE (Réanimation médicale : Volume III-IV chapitre 53)
- "Cronometer. Eat smarter. Live better" (vidéo de présentation de l’application Cronometer)
- Santé publique France lance Géodes, un observatoire cartographique dynamique permettant d’accéder aux principaux indicateurs de santé (article présentant le lancement de la plate-forme)
- Obésité et maladies cardio-vasculaires (article MEDECINE/SCIENCES)
REMERCIEMENTS :
- à Datsa DJORDJEVIC (technicienne de recherche et de formation au lycée Richelieu) pour avoir joué le rôle de cobaye lors de la mesure de VO2 dans des contextes plus ou moins sportifs
- à Mélanie Fenaert et aux autres membres du GEP pour la relecture de cet article
- à Pixabay pour le prêt du logo de cet article (image par OpenClipart-Vectors de Pixabay)
