Introduction
Dans le cadre de l'enseignement des sciences de la vie et de la Terre (SVT), l'observation des spermatozoïdes humains au microscope offre une opportunité pédagogique précieuse. Elle permet aux élèves de concrétiser leurs connaissances sur la fécondation, le rôle des gamètes et les transformations liées à la puberté, thèmes abordés en classe. L'observation microscopique des spermatozoïdes humains est un élément essentiel pour comprendre la reproduction humaine et les mécanismes de la fertilité.
Préparation et mise en place de l'observation
Afin de faciliter l'observation, les microscopes sont préparés à l'avance et placés sur les paillasses, généralement à raison de deux par paillasse. Avant de débuter l'observation microscopique, il est pertinent de réaliser une activité préparatoire. Il est demandé aux élèves d’observer les préparations microscopiques à l’œil nu pour vérifier qu’on ne « voyait rien ».
Protocole d'observation microscopique
L'observation microscopique des spermatozoïdes se déroule en plusieurs étapes :
- Grossissement initial : Les élèves commencent par observer les préparations à l'objectif le moins puissant.
- Ajustement du grossissement : Dans un second temps, ils changent d’objectif (x10).
- Mise au point : Le professeur passe de table en table pour repérer les élèves qui tâtonnent avec leur microscope ou ceux qui n’arrivent pas à refaire la mise au point après avoir changé d’objectif.
Afin de détailler la structure de ces cellules, des observations au microscope optique sont nécessaires.
Réalisation du dessin d'observation
Lorsque les élèves ont observé les spermatozoïdes au microscope, ils réalisent leur dessin d’observation à partir de la photographie qui est sur leur fiche de travail. C’est un spermatozoïde observé au microscope électronique pour leur permettre une observation à un grossissement supérieur. Le professeur rappelle à l’oral les critères de réussite d’un dessin d’observation en sciences. Ces critères sont indiqués dans la fiche de travail des élèves. Les élèves dessinent et vérifient s’ils ont bien respecté chacun des critères, le cas échéant ils modifient leur dessin. Le professeur circule entre les élèves pour aider ceux qui sont le plus en difficulté à repérer les critères non respectés et à les corriger. Remarque sur la mise en œuvre : seul un dessin de spermatozoïde est demandé pour gagner du temps.
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Structure et caractéristiques des spermatozoïdes humains
Les spermatozoïdes humains sont des cellules spécialisées avec un long flagelle permettant le déplacement et un noyau contenant la moitié de l’information génétique de l’homme. Les spermatozoïdes humains sont de longues cellules avec une tête mesurant plus de 8 μm (micromètres) et un corps intermédiaire suivit d’un flagelle long de près de 100 μm.
- La tête : Elle contient le noyau, porteur de l'information génétique.
- L'acrosome : Spermatozoïde témoin observé au microscope électronique à balayage dans le cadre d'une étude de la globozoocéphalie spermatique, un des syndromes d'infertilité masculine caractérisé par des spermatozoïdes à tête ronde dépourvus d'acrosome (la vésicule contenant les enzymes permettant au spermatozoïde de percer la membrane pellucide de l'ovocyte). Des chercheurs ont découvert que le gène DPY19L2, nécessaire à l'élongation du spermatozoïde et à la formation de l'acrosome, serait responsable de ce syndrome. Ces travaux permettraient, à terme, d'imaginer des solutions thérapeutiques contre cette pathologie.
- La pièce intermédiaire : Elle renferme les mitochondries, qui fournissent l'énergie nécessaire au déplacement du spermatozoïde.
- Le flagelle : Il assure la mobilité du spermatozoïde, lui permettant de se déplacer vers l'ovule.
Grossissement d’observation : X 600.
La spermatogenèse : production des spermatozoïdes
Au sein des testicules, on observe des miliers de petits tubes : ce sont les tubes séminifères. C’est au sein de ces tubes que sont fabriqués les spermatozoïdes visible au centre des tubes (cellules sombres bien visibles à ×600). Près de 100 millions de spermatozoïdes sont produits chaque jour dans les testicules ! Observation microscopique d’une coupe de testicule humain avec les secondes : X 40 à X 600.
Lien avec d'autres disciplines
Lien avec la séance de SPC sur les lentilles : avant l’observation, il est demandé aux élèves d’observer les préparations microscopiques à l’œil nu pour vérifier qu’on ne « voyait rien ».
Exploitation pédagogique et évaluation
Un tableau comparatif complété est projeté à l’aide la webcam. Pour la taille, ils émettent l’hypothèse que si les spermatozoïdes sont plus petits que les ovules, c’est pour pouvoir rentrer dans l’ovule sans l’abimer. Le temps de réponse est paramétré avec un temps suffisamment long pour que tous les élèves puissent répondre. Il est possible de passer à la question suivante lorsque tous les élèves ont répondu plus rapidement que prévu. Aucune correction n’est faite durant la séance, toutefois les élèves ont la possibilité de vérifier ponctuellement, question après question, si leur réponse est juste (leur numéro de boitier apparait en vert ou en rouge en fonction de l’exactitude de leur réponse.
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