Un modèle de microbiote intestinal-ressource
Place de l'activité dans le programme
- Le programme lui-même :
Dans la partie "Le corps humain et la santé", il s'agit de traiter, en immunologie, les points suivants :
On peut associer à cela l'idée de "bienfaits du microbiome pour la fonction digestive", évoquée dans l'item : "Expliquer le devenir des aliments dans le tube digestif".
- Les accompagnements du programme :
Des ressources d'accompagnement du programme de sciences de la vie et de la Terre au cycle 4 sont publiées sur Eduscol.
[voir pages 10-11 pour le cadrage en immunulogie et page 8-9 pour le cadrage à propos de l'implication du microbiote dans la digestion].
Dans ces accompagnements, on relève les préconisations suivantes :
- Expliquer l’importance des micro-organismes dans les processus de digestion des aliments en nutriments et de leur absorption.On peut souligner l’importance des fonctions métaboliques du microbiote du colon (à travers la fermentation des substrats disponibles au niveau du colon)
- Un accent particulier sera mis pour montrer les bienfaits du microbiote sur le développement du répertoire immunitaire et donc la protection de l’organisme (idée de la nécessité du microbiote dès la naissance pour un système immunitaire efficace). L’étude pourra être reliée avec les notions abordées lors de la digestion.
Ces points sont traités dans des démarches "à part" :
- microbiote et système immunitaire
- microbiote et fonction digestive (= Accès à des activités de type tâche complexe et/ou QCM et/ou modélisation numérique d'expériences de transfert de microbiote)
Déroulement de l'activité exploitant un modèle numérique de microbiote intestinal
Situation déclenchante et problématique
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"Il pèse entre un et cinq kilos, vit dans vos intestins et se nourrit de ce que vous avalez. Mais loin de vous être hostile, le microbiote est votre indispensable allié" (extrait de l'article "Microbiote : des bactéries qui nous veulent du bien", CNRS le journal, juillet 2014). Depuis une dizaine d'années, de telles publications scientifiques abondent à propos de ce qu'on appelle le microbiote ! On veut vérifier que le microbiote est un allié pour l'organisme qui l'héberge. |
Ressources
| Informations scientifiques |
"Notre intestin est l’hôte d’un immense écosystème bactérien : on comptabiliserait 100 000 milliards de bactéries, soit dix fois plus que le nombre de cellules constituant le corps humain ! (...) Ces bactéries, nichées tout au long de notre tube digestif, sont l’interface clef de nos cellules intestinales avec l’aliment, mais également avec les antibiotiques et les pathogènes." Source : INRA http://www.inra.fr/Grand-public/Alimentation-et-sante/Tous-les-dossiers/Metagenome-intestinal |
| Ressources numériques |
Logiciel NetBioDyn et modèle microbiote_intestinal.nbd Le modèle microbiote_intestinal.nbd simule la présence et le comportement des communautés bactériennes à l'intérieur de l'intestin. L'utilisateur peut introduire des bactéries pathogènes, introduire des médicaments (par exemple des antibiotiques), modifier la quantité de nutriments présents. |
Voir une description détaillée du modèle
Enoncé
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À partir de simulations réalisées avec le modèle numérique, démontre quelques unes1 des propriétés ci-dessous : (1) Les bactéries du microbiote intestinal se nourrissent de ce que nous avalons (2) Les bactéries du microbiote intestinal nous protègent contre les bactéries pathogènes (3) Le microbiote intestinal peut être affecté par la prise d'antibiotiques |
1Formulation suggérant un travail possible par groupes, en ateliers
Aide à la résolution
| Point que tu veux démontrer | Conseils |
| (1) |
- Lance une simulation pour une durée de 300 tics. Observe le comportement des populations bactériennes. - À t = 300 tics, fais une pause et retire une partie des nutriments présents dans l'intestin. Relance la stimulation jusqu'à t = 1000 tics. - À partir des résultats obtenus, démontre que les bactéries du microbiote intestinal utilisent les substances nutritives présentes dans notre intestin. |
| (2) |
- Lance une simulation pour une durée de 300 tics. Observe le comportement des populations bactériennes. - À t = 300 tics, fais une pause et introduis 10 bactéries pathogènes dans la partie avant l'intestin. Relance la simulation jusqu'à t= 600 tics. Observe le devenir des populations bactériennes. - Fais à nouveau cette simulation, mais après avoir retiré de l'intestin une partie des bactéries du microbiote. - À partir du résultat obtenu, explique comment les bactéries du microbiote intestinal protègent l'organisme hôte contre les bactéries pathogènes. |
| (3) |
- Lance une simulation pour une durée de 300 tics. Observe le comportement des populations bactériennes. - À t = 300 tics, fais une pause et introduis 60 molécules d'antibiotiques dans l'intestin, sur toute sa longueur. Relance la simulation jusqu'à t= 1200 tics. - À partir des résultats obtenus, explique en quoi le microbiote intestinal peut être affecté par la prise d'antibiotiques. Nuance ton propos en observant ce qui se passe une fois que le traitement est arrêté. |
Remarques à propos des manipulations informatiques :
- les" tics" sont des unités arbitraires de temps. On ne les associe pas à une durée précise.
- pour retirer les bactéries de l'intestin, il faut utiliser l'outil "gomme". Attention à ne pas détruire à cette occasion d'autres entités, ni les contours de l'intestin. Ne pas hésiter à utiliser la fonction zoom.
- Voir des exemples de simulations
- Télécharger le pdf de l'énoncé de cette activité
- Voir un point scientifique sur l'anté-immunité, en relation avec le point (2) de cette activité