Foie et Stockage du Glucose

Pour ce sujet, l'apprentissage actif est essentiel car il permet aux élèves de visualiser des mécanismes moléculaires complexes (comme la transduction du signal hormonal) et de relier ces processus à des fonctions physiologiques concrètes. Travailler avec des modèles manipulables et des données expérimentales rend tangible un concept souvent abstrait, favorisant ainsi une compréhension durable.

• Terminale
• SVT Terminale : Comprendre le Vivant et la Planète
• 4 activités
• 25 min–45 min

Objectifs d’apprentissage

1. Expliquer la conversion du glucose en glycogène dans le foie sous l'action de l'insuline.
2. Analyser la libération de glucose par le foie via la glycogénolyse en réponse au glucagon.
3. Démontrer le rôle du foie dans la néoglucogenèse lors de périodes de jeûne prolongé.
4. Comparer les voies métaboliques du foie (glycogénogenèse, glycogénolyse, néoglucogenèse) en fonction des signaux hormonaux reçus.

Étude de cas

⏱ 45 min·Petits groupes

Modélisation : Cascade de signalisation de l'insuline

Les groupes utilisent des objets simples (balles, cartes, dominos) pour modéliser la cascade de signalisation : hormone, récepteur, messagers secondaires, enzyme activée, effet sur le glycogène. Ils doivent représenter l'amplification du signal à chaque étape.

Préparation et détails

Expliquez comment le foie régule la glycémie par la glycogénogenèse et la glycogénolyse.

Conseil de facilitation: Demandez aux élèves de comparer leurs schémas fonctionnels du foie en groupe avant de les finaliser, pour renforcer la collaboration et la précision des annotations.

Setup: Groupes de travail en îlots avec dossiers documentaires

Materials: Dossier d'étude de cas (3 à 5 pages), Grille d'analyse méthodologique, Support de présentation des conclusions

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Penser-Partager-Présenter

⏱ 25 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Expérience historique de Claude Bernard

Chaque élève lit le protocole de l'expérience du foie lavé de Claude Bernard (1855). En binôme, ils interprètent les résultats (apparition de glucose après lavage) et en déduisent la fonction glycogénique du foie. La classe discute de la rigueur expérimentale.

Préparation et détails

Analysez les mécanismes moléculaires de l'action de l'insuline sur les cellules cibles.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Étude de cas

⏱ 40 min·Petits groupes

Investigation collaborative : Foie perfusé et hormones

Les groupes analysent des données de foie perfusé in vitro : concentration de glucose dans le perfusat en présence d'insuline, de glucagon ou sans hormone. Ils construisent un tableau comparatif et rédigent une conclusion sur le rôle du foie comme organe effecteur.

Préparation et détails

Démontrez l'importance du foie comme organe effecteur central de la régulation glycémique.

Setup: Groupes de travail en îlots avec dossiers documentaires

Materials: Dossier d'étude de cas (3 à 5 pages), Grille d'analyse méthodologique, Support de présentation des conclusions

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Étude de cas

⏱ 30 min·Binômes

Schéma fonctionnel : Le foie, carrefour métabolique

En binômes, les élèves construisent un schéma intégrant les différentes voies métaboliques hépatiques (glycogénogenèse, glycogénolyse, néoglucogenèse) et les signaux hormonaux qui les contrôlent. Ils doivent inclure les substrats, produits et enzymes clés.

Préparation et détails

Expliquez comment le foie régule la glycémie par la glycogénogenèse et la glycogénolyse.

Setup: Groupes de travail en îlots avec dossiers documentaires

Materials: Dossier d'étude de cas (3 à 5 pages), Grille d'analyse méthodologique, Support de présentation des conclusions

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Enseigner ce sujet

Approchez ce sujet en ancrant chaque concept dans une activité concrète. Évitez les explications purement théoriques : privilégiez la modélisation pour rendre visible l'invisible, comme la transduction du signal. Utilisez des analogies simples mais précises, comme comparer la glycogénogenèse à un 'chaînage' de glucose, pour ancrer les idées. Enfin, corrigez immédiatement les confusions en circulant entre les groupes pendant les manipulations.

À quoi s’attendre

Après ces activités, les élèves doivent être capables de décrire avec précision la régulation de la glycémie par le foie, en identifiant les hormones impliquées, les voies métaboliques et les enzymes clés. Ils doivent également pouvoir différencier les processus de stockage, de libération et de synthèse du glucose, tout en utilisant un vocabulaire scientifique adapté.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant l'activité 'Investigation collaborative : Foie perfusé et hormones', certains élèves pourraient croire que le foie ne fait que stocker le glucose.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Utilisez les résultats de l'expérience de perfusion pour montrer que le foie libère aussi du glucose via la glycogénolyse et peut en produire de novo. Faites-leur comparer les concentrations de glucose dans le perfusat avec et sans glucagon, puis demandez-leur d'annoter le schéma du foie avec ces fonctions.

Idée reçue courante

Pendant la modélisation de la cascade de signalisation de l'insuline, certains pourraient penser que l'insuline pénètre dans la cellule.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Avec les dominos ou les cartes, insistez sur le fait que l'insuline reste extracellulaire et que le signal est transmis via une cascade intracellulaire. Demandez aux élèves de légender chaque étape de la modélisation avec les termes : récepteur, transduction, messagers secondaires, enzymes cibles.

Idée reçue courante

Lors de la réalisation du schéma fonctionnel 'Le foie, carrefour métabolique', certains pourraient confondre glycogène et glucose.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Faites-leur dessiner une molécule de glycogène en utilisant des perles ou des autocollants pour représenter les unités de glucose. Demandez-leur ensuite d'expliquer comment la glycogénolyse transforme cette macromolécule en glucose utilisable.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Après l'activité 'Schéma fonctionnel : Le foie, carrefour métabolique', présentez aux élèves un schéma simplifié du foie avec des flèches indiquant les entrées et sorties de glucose. Demandez-leur d'annoter les flèches avec les processus (glycogénogenèse, glycogénolyse, néoglucogenèse) et les hormones (insuline, glucagon) qui les régulent dans différents contextes (post-prandial, jeûne).

Question de discussion

Après l'activité 'Investigation collaborative : Foie perfusé et hormones', posez la question : 'Imaginez qu'un athlète vienne de terminer un marathon très long. Décrivez précisément ce qui se passe dans son foie pour que son cerveau continue de recevoir du glucose, en nommant les hormones et les voies métaboliques impliquées.' Encouragez l'utilisation du vocabulaire clé.

Billet de sortie

Pendant l'activité 'Modélisation : Cascade de signalisation de l'insuline', sur un post-it, demandez aux élèves d'expliquer en une phrase pourquoi le foie est considéré comme un 'organe tampon' entre les apports alimentaires et les besoins énergétiques constants de l'organisme.

Extensions et étayage

• Demandez aux élèves de créer une infographie numérique expliquant la régulation de la glycémie pour un public non scientifique, en intégrant des éléments de la modélisation de la cascade de l'insuline.
• Pour les élèves en difficulté, fournissez un schéma partiel du foie avec des étiquettes à associer aux processus (glycogénogenèse, glycogénolyse, néoglucogenèse) avant de leur demander de le compléter.
• Proposez une recherche approfondie sur la maladie de Von Gierke, une glycogénose hépatique, en lien avec les fonctions du foie abordées en classe.

Vocabulaire clé

Glycogénogenèse	Synthèse de glycogène à partir de glucose, principalement dans le foie et les muscles, favorisée par l'insuline.
Glycogénolyse	Dégradation du glycogène en glucose, réalisée par le foie pour maintenir la glycémie, stimulée par le glucagon.
Néoglucogenèse	Synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques (lactate, acides aminés, glycérol) dans le foie, essentielle lors de jeûnes.
Insuline	Hormone pancréatique hypoglycémiante qui favorise le stockage du glucose sous forme de glycogène dans le foie.
Glucagon	Hormone pancréatique hyperglycémiante qui stimule la libération de glucose par le foie par glycogénolyse.