CODE NOBEL

Un escape game pour découvrir le code génétique Niveau Première spécialité SVT - versions 2017 et 2020

Intégration d’une activité de type "escape game" au sein du thème "Expression de l’information génétique", en Première spécialité SVT, dans le but de découvrir la notion de code génétique.

Sommaire

Professeur

Mélanie Fenaert, lycée Blaise Pascal, Orsay (91)

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première spécialité SVT
Partie du programme : Thème : La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Transmission, variation et expression du patrimoine génétique
PLACE DANS LA PROGRESSION
La mitose, la réplication, la structure des protéines, la transcription ont déjà été étudiés, ainsi que la nécessité d’une traduction, sans détails sur les mécanismes.
MOTIVATION DU CHOIX DE LA SÉQUENCE
L’idée est de remobiliser des connaissances et compétences vues précédemment dans un contexte différent, et découvrir une nouvelle notion : le code génétique. Le choix du format escape game permet de mettre du défi et du travail d’équipe dans une activité ludique tout en en limitant la durée.

PROBLÈME A RÉSOUDRE

Dans les années soixante, Holley, Khorana et Nirenberg dévoilent le mystère du code génétique. En 1968, ils sont lauréats au Prix Nobel de physiologie ou médecine, mais malheureusement on leur a subtilisé l’invitation nécessaire pour accéder à la cérémonie...




Les élèves ont 45 min. pour résoudre les énigmes qui leur permettront de trouver la combinaison du cadenas de la boîte renfermant le précieux sésame. Ils découvriront que cette combinaison constitue une séquence d’acides aminés, les énigmes leur permettant de trouver une séquence d’ADN, de la transcrire et de la traduire en séquence peptidique grâce au code génétique.

NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, COMPÉTENCES
Notions BO spécial n° 1 du 22 janvier 2019
Révisions
-  les étapes de la mitose
-  la réplication de l’ADN
-  la structure des protéines
-  les mutations (version 2020 uniquement)
-  la transcription et la maturation de l’ARN
Nouvelles notions
Le code génétique est un système de correspondance, universel à l’ensemble du monde vivant, qui permet la traduction de l’ARN messager en protéines. L’information portée par une molécule d’ARN messager (le message génétique) est ainsi convertie en une information fonctionnelle (la séquence des acides aminés de la protéine).
Savoir-faire Exploiter un logiciel de visualisation moléculaire (Rastop ou Libmol)
Réaliser une observation microscopique
Compétences Collaborer/coopérer au sein d’une équipe
Manifester sens de l’observation, curiosité, esprit critique.
Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
Environnement numérique
  • Évoluer dans un environnement numérique
ACTIVITÉ
Durée :
-  20 min de finalisation de la transcription (facultatif selon progression)
-  10 min de mise en situation
-  45 min de jeu (max)
-  35 min de debriefing et exercices
Total : 1h50
Coût : moins de 30 euros
-  deux cadenas à lettres (environ 7 euros l’un, attention aux lettres possibles avec ces cadenas, on ne peut pas toujours choisir)
-  plastification des documents imprimés
-  dans la version la plus récente : deux lampes à UV + feutre à encre invisible (facultatif, on peut écrire directement au feutre classique)
Sécurité : Retirer ou enfermer dans des armoires tout matériel de laboratoire non utile au jeu, signaler par des pancartes ce qui ne peut être retiré mais ne doit pas être déplacé/manipulé…
Éviter les cachettes en hauteur.
Si possible délimiter par des rubans la zone à explorer pour chaque équipe.

Outils numériques et ressources
Ordinateur avec Rastop ou Libmol en ligne.
Clé USB.
Microscope(s) ou loupe(s) binoculaire(s).
Tablettes ou smartphones avec une connexion wifi ou 3G, avec les applis suivantes :

  • ArgoPlay (SnapPress)
    NB : l’application Aurasma/HPReveal anciennement utilisée ne fonctionne plus
  • lecteur de QR code
    Le QR code est un lien vers la vidéo de A. Corre « A la découverte du code génétique »

Déroulement global de l’escape game

Version 2020

Inclut la notion de mutation, ainsi que des éléments ludiques supplémentaires (lampe UV, collaboration finale).

Organigramme de l’escape game Code Nobel, version 2020
Fiche ressource 2020 : énigmes, matériel, conseils
Version 2017

Plus simple, ne prend pas en compte la notion de mutation.

Organigramme de l’escape game Code Nobel, version 2017
Fiche ressource 2017 : énigmes, matériel, conseils

Déroulement détaillé de la séquence

Juste avant la séance

Les élèves ont pour travail à la maison le visionnage d’une vidéo leur permettant de découvrir ou réviser la transcription, associée à un QCM Pronote de vérification des connaissances.

Lien direct.

Le jour J, tous les indices ont été préparés en double, et répartis dans des cachettes accessibles dans deux zones de la salle (avec patafix ou scotch sous les tabourets, tables, claviers, derrière les rideaux, posters etc).


Première partie facultative selon la progression de l’enseignant

Achèvement de la partie de cours sur la transcription (facultatif si cela a déjà été fait précédemment)
Le travail a été réalisé en classe inversée (cette façon de faire n’est pas nécessaire pour l’activité suivante).

Travail maison - Transcription Maturation

La correction du travail est rapide, les traces écrites permettent d’insister sur la différence entre brin transcrit et brin non transcrit (ce qui sera important pour l’escape game). On ouvre ensuite sur la traduction de l’ARNm en protéine.


Deuxième partie : mise en situation

Les rideaux sont tirés, les sacs et manteaux sont déposés dans un coin et sous la paillasse du professeur. Les élèves sont invités à s’approcher du tableau, où la vidéo d’introduction est projetée.

Pas besoin d’ajouter des explications : plusieurs élèves comprennent tout de suite que l’activité est un escape game.


Troisième partie : l’escape game

Les élèves sont séparés en deux équipes (2 groupes de 9, salle divisée en deux espaces), les consignes relèvent de la sécurité (ne pas fouiller hors zone, ne pas monter sur les tabourets…) et rappellent la nécessité de se parler et de collaborer.
Les élèves se lancent immédiatement dans une phase de fouille pour trouver les indices associés à 5 énigmes (révisions autour de mitose, réplication, Rastop ou Libmol, protéine, vidéo sur découverte de signification des codons, microscope...), qui amènent à trouver une séquence de 15 nucléotides d’un brin transcrit... à eux de comprendre comment utiliser le tableau du code génétique, faire correctement la transcription puis la traduction... pour trouver le code du cadenas à 5 lettres ( = séquence protéique ) fermant une boîte renfermant l’objet de la quête : l’invitation pour la cérémonie du Prix Nobel.


En tant que « maître du jeu », je suis passée fréquemment d’une équipe à l’autre pour vérifier leur avancement et s’ils avaient bien tous les indices en main, pour leur demander ce qu’ils avaient trouvé, éventuellement pour les guider un peu sur certaines énigmes sans donner la réponse.
Si certaines énigmes n’ont pas posé de problème important aux élèves, car il s’agissait de révisions, ils ont passé plus de temps sur d’autres (avec l’application ArgoPlay (SnapPress) qu’ils ne connaissaient pas, ou celle avec la vidéo). Ils ont tous bloqué un moment pour comprendre le lien entre les lettres trouvées à chaque énigme, la frise colorée, le tableau du code génétique et le cadenas à 5 lettres... ce qui était exactement le but du jeu.

Nouveautés de la version 2020 :

  • passage à Libmol en ligne à la place de Rastop
  • passage à ArgoPlay pour remplacer HP Reveal (réalité augmentée)
  • une lampe à UV est découverte lors de la fouille
  • une énigme a été ajoutée : un document papier avec écrit à l’encre invisible : « Alerte mutation ! » et une mutation différente pour chaque équipe
  • énigme Meselson et Stahl : la question est sur un fichier audio dans la clé USB (elle-même cachée dans un tour de cou donné au « chef d’équipe »)
  • une seule valise, avec deux cadenas ayant un code différent (voir organigramme), pour un final collaboratif

Les nombreuses équipes qui ont joué à cet escape game depuis 2017 ont fait généralement de très bons scores, allant de 28 min à 42 min (pour un temps prévu de 45 min).


Quatrième partie : le debriefing et l’institutionnalisation des connaissances

Une fois les deux équipes en possession de leur trophée, un petit temps pour se calmer, ramasser tous les indices, et reprendre les places assises. Question posée : « comment avez-vous résolu l’énigme du dernier cadenas », ce qui permet de replacer le jeu dans le contexte du cours : l’expression de l’information génétique, notamment la transcription et la traduction. La séquence protéique choisie permet de mettre en évidence certaines caractéristiques du code génétique (redondance, non ambiguïté, codon d’initiation, codon stop).

En 2020, un support pour le débriefing a été ajouté : il permet aux élèves, individuellement et en équipe, de réfléchir aux émotions vécues, à l’organisation qu’ils ont mise en place pour réussir (ou le manque d’organisation !), aux notions qu’ils ont découvertes ou révisées sous forme de carte mentale. Enfin, une interview orale d’une minute leur est demandée, à réaliser plus « à froid » dans les quelques jours qui suivent et à déposer sur l’ENT (enregistrement via Pearltrees).

Support de débriefing (PPTX)
Support de débriefing (PDF)

La carte mentale est la trace écrite du cours sur la traduction.

Cette phase de débriefing est nécessaire pour faire le point et fixer les notions découvertes lors du jeu. Elle permet aussi de ne pas laisser les élèves sur l’impression de n’avoir fait que jouer : l’objectif principal de l’activité reste l’apprentissage !
Il restait environ 20 minutes en fin de séance pour réaliser deux exercices d’application simples sur la transcription et la traduction.

2 exercices simples sur la transcription et la traduction

RETOURS ET IMPRESSIONS DES ELEVES

-  Pendant le jeu, les élèves se sont très vite investis dans leur travail d’équipe, initialement pour la phase de fouille pour laquelle tous les groupes ont été très efficaces ; puis pour la mise en relation des indices, qui cette fois a demandé un temps de réflexion plus ou moins long selon les groupes.
-  Juste après le jeu, le debriefing a semblé permettre d’évacuer leur trop plein d’énergie, et les exercices assez simples (transcription/traduction) prévus ont été réalisés sans souci relevé.
-  Interrogés quelques heures plus tard lors d’une séance d’AP, l’enthousiasme était toujours là.
-  Je compte réaliser un sondage plus poussé auprès des élèves de cette classe plus tard dans l’année, après plusieurs séances ludifiées (jeu sérieux ou escape game).

ANALYSE DU DISPOSITIF
Plus-values dégagées La mise en activité fonctionne très bien, les groupes se mettant tout de suite en action, et aucun élève n’étant resté « de côté ».
Certains élèves se distinguent par leur habileté lors de la fouille, d’autres plutôt lors de la phase de réflexion autour des indices. Les énigmes étant très différentes (numériques, manipulatoires, connaissances…) et non évidentes, la collaboration était nécessaire pour parvenir à découvrir leur signification, puis pour trouver le lien entre la séquence d’ADN et le code du cadenas.
Difficultés rencontrées La difficulté principale pour ce genre d’activité est de concevoir un scénario qui tienne la route scientifiquement et ici historiquement parlant. Il faut aussi trouver des énigmes intéressantes, ni trop aisées ni trop difficiles pour des élèves de 1èreS, et qui les obligent à collaborer.
Le temps de réflexion et de préparation matérielle est long (au moins 10h), mais le résultat auprès des élèves (enthousiasme, implication, réflexion…) en vaut largement la peine.
Les résultats à une question de cours simple sur le code génétique lors du contrôle suivant sont très hétérogènes (indiquer les propriétés du code génétique).

Un tiers des élèves a un résultat insuffisant. Cela indique que l’exploitation de l’activité (debriefing, traces écrites, exercices) n’a pas suffisamment permis pour tous l’apprentissage des notions sur le code génétique. Toutefois il s’agissait là de rédiger quelques phrases notionnelles sans le contexte d’un exercice ; d’autres activités et évaluations impliquant l’exploitation du code génétique sont prévues.
Pistes d’amélioration Pour améliorer l’impact sur les apprentissages, j’envisage de modifier ou ajouter des énigmes qui permettront de dégager les caractéristiques du code génétique : redondance, universalité, non ambiguïté… Note : la version 2020 se veut collaborative avec des mutations différentes selon les groupes, ce qui permet de comparer leurs effets et de dégager lors du débriefing certaines de ces caractéristiques.
On pourrait aussi leur demander de prendre des notes durant l’escape game (ou de désigner un élève qui le fasse), mais cela nuirait certainement à la dynamique du jeu.
Il serait intéressant que les élèves construisent eux-mêmes la trace écrite sur le code génétique (texte, carte mentale…), par exemple en leur demandant de retracer leur cheminement jusqu’à la victoire finale ("refaire le match" en quelque sorte). Note : ce point a été amélioré dans la version 2020, avec un support complet pour le débriefing (voir article).
Un QCM en fin de séance ou à la séance suivante (par exemple avec Plickers, ou Pronote, ou l’ENT monlycee.net…) permettrait aussi de repérer les points de blocage et d’y remédier rapidement.

Pour aller plus loin

Vous trouverez aussi la fiche ressource et de nombreux articles sur les escape games sur le site S’CAPE créé par P. Nadam : http://scape.enepe.fr/code-Nobel.html (signalons un autre escape game en SVT en génétique : ADN’igme en 2de).

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