Utiliser des conceptions initiales de l’organisation du testicule pour aborder la production de spermatozoïdes

Des dessins d’élèves de l’intérieur du testicule chez l’homme permettent d’identifier quelques-unes de leurs conceptions avant d’aborder la production de spermatozoïdes. Le travail présenté a été réalisé dans le cadre d’un programme antérieur mais peut très bien être d’actualité dans le cadre du nouveau programme de Seconde (2019) pour le chapitre "Corps humain : de la fécondation à la puberté".
L’ensemble s’inscrit dans une séance permettant l’observation d’une coupe de testicule de Mammifère pour situer la production de spermatozoïdes au niveau de la paroi des tubes séminifères (NB : cette activité n’est pas présentée ici).

La mise en place de la fonctionnalité des appareils sexuels se réalise à la puberté (BO). Dans ce cadre, une des activités consiste en l’observation de coupes de testicule de Mammifère pour localiser la production de spermatozoïdes (et celle de testostérone). Elle exige comme pré-requis que les élèves aient bien à l’esprit que le testicule est le lieu de production des spermatozoïdes (cycle 4). L’objectif cognitif visé par l’observation microscopique est que la production de spermatozoïdes se déroule au niveau de la paroi des tubes séminifères dans les testicules, ce qui constitue une nouveauté, donc un obstacle didactique également.

Comment justifier l’intérêt d’observer une coupe de testicule au microscope pour surmonter cet obstacle ?

Un spermogramme normal peut servir de document d’appel pour poser le problème à résoudre par l’observation. Les données concernant le sperme chez l’homme adulte montrent que la production de spermatozoïdes chez un homme normal est importante :

Tableau 1 : quelques caractéristiques du sperme chez l’homme adulte
Volume d’un éjaculatCouleurComposition
3 à 5 mL Blanc Spermatozoïdes : 50 à 100 millions par mL.
Sécrétions nourricières : environ 90 % du volume total (origine : vésicules séminales, prostate)

Comment la structure du testicule lui permet-il de produire autant de spermatozoïdes ?

À ce stade, on peut procéder à un recueil des conceptions initiales des élèves sur cette question. La consigne suivante leur est donnée :

Représentez par un dessin légendé la façon dont, selon vous, le structure du testicule lui permet de produire des spermatozoïdes.

Quelques productions d’élèves sont présentées, en ayant toutefois été reproduites.

Représentation 1
Représentation 2
Représentation 3
Représentation 4
Représentation 5

Comment intégrer ces représentations à la séance d’observation prévue ?

Tableau 2 : représentations recueillies et analyse
ReprésentationsConstats / analyseJustifications dans le cadre de l’activité prévue
Les représentations 1 à 5 représentent spontanément l’intérieur du testicule. Les élèves saisissent la nécessité d’observer l’intérieur du testicule pour répondre au problème de l’activité. L’idée d’observer une coupe de testicule peut donc se justifier. L’utilisation du microscope optique est également compréhensible par les élèves s’ils ont bien à l’esprit que les spermatozoïdes étant des cellules, leur observation exige cet outil.
La représentation 5 indique que l’intérieur du testicule possède des "poches" contenant des spermatozoïdes. Elle pourrait être inspirée d’un cliché observé par l’élève avant le cours dans un manuel (hypothèse dans la mesure où le dessin pourrait se rapprocher de celui d’une coupe). Dans ce cas, les "poches" pourraient désigner des tubes séminifères en coupe. La difficulté ici est de passer d’une représentation en deux dimensions (celle d’une coupe) à une représentation en trois dimensions. Pour intégrer cette difficulté, on peut s’appuyer sur un testicule entaillé de Rat : on montre ainsi que l’intérieur est constitué de très nombreux tubes. NB : l’entaille du testicule peut être faite en séance tandis que la dissection de l’animal peut être réalisée en amont au laboratoire. L’identification des tubes se fait ensuite à la loupe binoculaire (x20). On peut aussi montrer une photographie d’un testicule entaillé.
On peut ensuite prélever une portion de tube, l’écraser entre lame et lamelle, et l’observer au microscope optique : la présence de spermatozoïdes y est visible, même sans coloration.
Représentations 3 à 5 : la zone de production des spermatozoïdes est une zone à part dans le testicule. Comment montrer alors que cette production se déroule dans la paroi de tubes séminifères ? Voir ci-dessus.
Représentation 2 : le testicule est perçu comme contenant une vaste cavité (à relier au sens du mot « bourse » ?) où baignent dans le sperme des spermatozoïdes. Le rôle de la prostate n’est pas connu des élèves (NB : ce qui n’est pas surprenant) qui confèrent alors au testicule l’ensemble des productions retrouvées dans l’éjaculat. On devra compléter l’observation en mentionnant le rôle de la prostate qui élabore le liquide spermatique. Il faudra également établir la liaison entre les canaux vecteurs de spermatozoïdes (canaux déférents) et la prostate.
Les représentations 1 à 4 envisagent la sortie des spermatozoïdes par un canal (NB : le terme de canal déférent a ici été vu auparavant). On peut s’interroger sur la façon dont le canal déférent, vecteur des spermatozoïdes, est relié à l’intérieur du testicule, càd aux tubes séminifères. Après l’activité, il faudra relier les tubes séminifères au canal déférent (ex : par l’utilisation d’un schéma légendé d’un testicule en coupe ?).

À l’issue de la séance d’observation des coupes de testicules, une confrontation des conceptions initiales des élèves au nouveau savoir construit est indispensable. On peut ainsi demander aux élèves d’identifier dans leurs dessins de départ les éléments que l’observation a permis de valider ainsi que ceux que l’observation a rendu caduques. Ce travail peut être fait oralement à partir de quelques productions et/ou par écrit, en fin de séance ou lors d’un travail à effectuer en dehors de la classe, en prolongement de la séance.

Voir en ligne : Programme de l’enseignement de sciences de la vie et de la Terre de la classe de seconde générale et technologique

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