Innover en svt

19 février 2021

Terminale spé SVT, chapitre 13 : Comportements et stress, vers une vision intégrée de l’organisme.

 Schématisation de la réponse au stress:

stress schéma bilan

 

L’adaptabilité de l’organisme:

Face aux perturbations de son environnement, l’être humain dispose de réponses adaptatives impliquant le système nerveux et lui permettant de produire des comportements appropriés.

Le stress aigu désigne ces réponses face aux agents stresseurs.
La réponse de l’organisme est d’abord très rapide : le système limbique est stimulé, en particulier les zones impliquées dans les émotions telles que l’amygdale.

Cela a pour conséquence la libération d’adrénaline par la glande médullo-surrénale. L’adrénaline provoque une augmentation du rythme cardiaque, de la fréquence respiratoire et la libération de glucose dans le sang.
Une autre conséquence des agents stresseurs au niveau cérébral est la sécrétion de CRH par l’hypothalamus : le CRH met à contribution l’axe hypothalamo-hypophyso-corticosurrénalien, entrainant dans un second temps la libération du cortisol. Le cortisol favorise la mobilisation du glucose et inhibe certaines fonctions (dont le système immunitaire: la cortisone est un puissant immunosupresseur). Le cortisol exerce en retour un rétrocontrôle négatif sur la libération de CRH par l’hypothalamus et favorise le rétablissement de conditions de fonctionnement durable(résilience).

Ces différentes voies physiologiques sont coordonnées au sein d’un système, qualifié de complexe, et permettent l’adaptabilité de l’organisme.

 

L’organisme débordé dans ses capacités d’adaptation:

Si les agents stresseurs sont trop intenses ou si leur action dure, les mécanismes physiologiques sont débordés et le système se dérègle. C’est le stress chronique.
Il peut entraîner des modifications de certaines structures du cerveau, notamment du système limbique et du cortex préfrontal. Cette forme de plasticité, dite mal-adaptative, se traduit par d’éventuelles perturbations de l’attention, de la mémoire et des performances cognitives.

Ces dérèglements engendrent diverses pathologies qui sont traitées par des médicaments dont l’effet vise à favoriser la résilience. La prise de ces médicaments, comme les benzodiazépines dans le cas de l’anxiété, doit suivre un protocole rigoureux afin de ne pas provoquer d’autres perturbations notamment une sédation et des troubles de l’attention.

Certaines pratiques non médicamenteuses sont aussi susceptibles de limiter les dérèglements et de favoriser la résilience du système. Chaque individu est différent face aux agents stresseurs, le stress intégrant des dimensions multiples et liées.

 

Conclusion:

Pour faire face aux perturbations de son environnement, l’organisme est capable de s’adapter : il dispose d’un ensemble de réponses adaptatives, rassemblées sous le terme de stress biologique, qui permettent un comportement approprié à la situation. Le système nerveux est impliqué dans ces mécanismes physiologiques et interagit avec les autres systèmes biologiques de l’organisme. Il s’agit d’une réponse normale de l’organisme (stress aigu). À plus long terme, la structure et le fonctionnement du cerveau peuvent être perturbés(stress chronique). L’étude de l’exemple du stress permet de comprendre la notion de boucle de régulation complète en abordant la notion de rétrocontrôle, de discerner les liens entre les systèmes physiologiques (endocrinien, nerveux, immunitaire) et d’aborder la notion de résilience. Les élèves sont sensibilisés aux dangers des médicaments « anti-stress » et à l’existence d’alternatives non médicamenteuses pour gérer le stress.

 

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18 février 2021

Terminale spécialité SVT, Chapitre 12: La production de mouvements volontaires.

 Pour produire un mouvement, de gros muscles ne suffisent pas !

Capture d’écran 2021-02-01 à 15

 

 

Les patient atteints de myopathies perdent progressivement l'usage de leur membre: on parle de dégénérescence musculaire.

Cet exemple nous amène à nous demander comment faisons-nous, lorsque l'on n'est pas malade, pour produire des mouvements volontaires qui ont l'air si naturels ?

 

Plan de ce cours:

1-La cellule musculaire, une cellule spécialisée permettant son propre mouvement

2- L'origine de l'énergie nécessaire à la contraction de la cellule musculaire

3- Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d'énergie des cellules musculaires

 

1-La cellule musculaire, une cellule spécialisée permettant son propre mouvement:

Activités:

  • Réaliser et/ou observer au microscope optique et au microscope électronique des préparations de cellules musculaires striées, pour enrichir la notion de cellule eucaryote spécialisée.
  • Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations et/ou manipuler (dissections, maquettes...) pour comprendre le fonctionnement du système musculo-articulaire.
  • Utiliser un logiciel de modélisation moléculaire pour observer le pivotement des têtes de myosine.
  • Remobiliser les acquis sur la matrice extracellulaire à travers l’exemple d’une myopathie.

Capture d’écran 2021-02-01 à 15

 

Capture d’écran 2021-02-01 à 15

interaction actine myosine et energie

 

Photographie d'une déchirure musculaire:

déchirure musculaire wikipédia

Ecchymoses et colorations/décolorations induites par une déchirure musculaire

Echotomographie d'une déchirure musculaire:

déchirure echo dopler

Échotomographie d'une déchirure musculaire de 46 mm × 4 mm sur le jumeau interne du muscle gastrocnémien (mollet droit).

La déchirure apparait sous la forme d'une zone hypoéchogène (sans écho, et donc noire).

D'après Léridant, vu sur Wikipédia.

Myopathie de Duchenne: des fonctions inattendues pour la dystrophine

Chez l'Homme le gène de la dystrophine est tristement célèbre car sa mutation est responsable des myopathies de Duchenne et de Beker. En collaboration avec une équipe de Chicago, les scientifiques ont étudié le rôle de cette dystrophine dans des cellules non musculaires de drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...)

 Chez l'Homme le gène de la dystrophine est tristement célèbre car sa mutation est responsable des myopathies de Duchenne et de Beker. En collaboration avec une équipe de Chicago, les scientifiques ont étudié le rôle de cette dystrophine dans des cellules non musculaires de drosophile. Ces résultats, publiés dans la revue Development, éclairent d'un jour nouveau ce que peuvent être les fonctions de la dystrophine à une échelle moléculaire et cellulaire et ouvrent des perspectives intéressantes pour mieux comprendre son implication dans les myopathies.

Les fibrilles de matrice servent de guide plusieurs jours après leur dépositions pour l'orientation des fibres d'actine qui sont les acteurs mécaniques de l'élongation du follicule.

Figure: la dystrophine permet le dépôt de fibrilles de matrice puis d'orienter de manière identique les fibres d'actine dans toutes les cellules.

la dystrophine

 

La Dystrophine, un mastodonte très agile !

Une collaboration pluridisciplinaire entre quatre équipes de recherche britanniques et françaises a permis d'observer pour la première fois, au sein du muscle vivant et en temps réel, les mouvements de la protéine Dystrophine dont le défaut est impliqué dans certaines myopathies.

 

La Dystrophine est présente sous trois formes: cytoplasmique (marron), attachée mobile (bleu) et attachée stable (vert).

Le passage de l'état cytoplasmique à l'état attaché mobile (flèches pleines), limité par la diffusion, se fait en l'espace de quelques secondes.

La Dystrophine à l'état attaché stable reste liée à la membrane au minimum quelques minutes.

Les flèches pointillées représentent trois mécanismes possibles aboutissant à la formation du complexe stable:

  • via une forme attachée mobile,
  • directement depuis la forme cytoplasmique,
  • par attachement à la membrane dès la synthèse protéique via une localisation de l'ARN proche de la membrane.

Ces trois possibilités ne sont pas mutuellement exclusives.
© Fernanda Bajanca

Figure: Une nouvelle dynamique de Dystrophine à la membrane.

la dystrophine et la membrane

 

Myopathie: un gain de force musculaire chez la souris

Des souris atteintes de dystrophie musculaire de Duchenne récupèrent plus de 20% de force musculaire grâce à la metformine. Ce résultat visant à stopper le processus de remplacement progressif des fibres musculaires par du tissu fibreux caractéristique de cette maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...)


Dans la myopathie de Duchenne, les fibres musculaires sont fragilisées et enclenchent des cycles permanents de régénération, un processus soutenu par les cellules souches musculaires.

Sur cette photo, les myofibres en rouge sont en cours de régénération et sont indicatrices des lésions multiples présentes dans tout le muscle des patients. Le pourtour des myofibres est marqué en vert par flurescence.

la dystrophine dans le muscle

Crédit image: Mélanie Magnan/Bénédicte Chazaud/Inserm

 

La matrice extracellulaire d’une cellule animale, rappels de seconde.

La structure et la composition de la matrice extracellulaire varient selon le type de cellule.

Dans cet exemple, trois sortes de glycoprotéines sont illustrées:

  • les protéoglycanes,
  • les fibres de collagène
  • et les fibronectines.

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Recherches en cours:

https://rupress.org/jcb/article-pdf/150/5/1209/1293026/0006051.pdf

Capture d’écran 2021-02-05 à 06

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Notions essentielles:

  • Le muscle strié est un ensemble de cellules musculaires dites striées, organisées en faisceaux musculaires.
  • Le raccourcissement et l’épaississement des muscles lors de la contraction musculaire permettent le mouvement relatif des deux os auxquels ils sont reliés par des tendons.
  • La cellule musculaire, cellule spécialisée, est caractérisée par un cytosquelette particulier (actine et myosine) permettant le raccourcissement de la cellule.
  • La contraction musculaire nécessite des ions calcium et l’utilisation d’ATP comme source d’énergie.
  • Dans certaines myopathies, la dégénérescence des cellules musculaires est due à un défaut dans les interactions entre les protéines membranaires des cellules et la matrice extra-cellulaire.

 

Plan de ce cours:

1-La cellule musculaire, une cellule spécialisée permettant son propre mouvement

2- L'origine de l'énergie nécessaire à la contraction de la cellule musculaire

3- Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d'énergie des cellules musculaires

 

2- L'origine de l'énergie nécessaire à la contraction de la cellule musculaire

Activités:

  • Réaliser des expérimentations assistées par ordinateur (ExAO) : respiration cellulaire et/ou fermentation.
  • Extraire et organiser des informations pour identifier les différentes voies métaboliques.
  • Observer des électronographies de mitochondries.
  • Calculer le rendement en kJ (ou nombre de molécules d’ATP) de la fermentation lactique et de la respiration cellulaire, pour une même quantité de glucose.
  • Localiser les réactions métaboliques nécessaires à la contraction musculaire dans une cellule.
  • Extraire et mettre en relation des informations sur un produit dopant et ses conséquences sur l’organisme.

 

 

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http://www2.gch.ulaval.ca/agarnier/bcm20329/em3.gif

 

Extraction du glycogène

Extraction et mise en évidence du glycogène Le glycogène est une macromolécule glucidique présente chez de nombreux animaux où il constitue une forme de stockage du glucose. Il s'agit d'un polyoside de structure moléculaire proche de celle de l'amidon, forme de stockage du glucose rencontrée chez les végétaux, ce qui lui a valu le nom d'être longtemps qualifié d'amidon animal.

 

 Schématisation du rendement en ATP de la respiration cellulaire

vue d'ensemble de la respiration

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En plus de la respiration cellulaire, il existe un 2e mécanisme pour produire de l'ATP, découvrons-le maintenant avec cet exemple de la fabrication d'un vin liquoreux dans la région de bordelaise.

fabrication_d_un_vin_liquoreux

 

Schématisation de la fermentation alcoolique:

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 Exercice:

porcs_de_le_vages_sensibles_au_froid

 

Notions:

  • L’énergie est apportée sous forme de molécules d’ATP à toutes les cellules.
  • Il n’y a pas de stockage de l’ATP, cette molécule est produite par les cellules à partir de matière organique, notamment le glucose.
  • L’oxydation du glucose comprend la glycolyse (dans le hyaloplasme) puis le cycle de Krebs (dans la mitochondrie) : dans leur ensemble, ces réactions produisent du CO2 et des composés réduits NADH, H+.
  • La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation des composés réduits, par la réduction de dioxygène en eau.
  • Ces réactions conduisent à la production d’ATP qui permet les activités cellulaires.
  • Il existe une autre voie métabolique dans les cellules musculaires, qui ne nécessite pas d’oxygène et produit beaucoup moins d’ATP, c'est la fermentation.
  • Les métabolismes anaérobie ou aérobie dépendent du type d’effort à fournir.(voir fiche TP l'origine de l'énergie dans la cellule musculaire)
  • Des substances exogènes peuvent intervenir sur la masse ou le métabolisme musculaire, avec des effets parfois graves sur la santé.

 

Pour faire la respiration cellulaire, il faut du glucose amené aux cellules; ce glucose, nous  l'absorbons au moment des repas grâce au système digestif.

Schématisation des surfaces d'échanges du corps humain:

les surface d'changes

 

Or le glucose nécessaire au fonctionnement de nos organes, nous ne l'absorbons qu'au moment des repas alros que nos cellules, elles, ne s'arrêtent pas de fonctionner entre deux repas... alors

Comment fait notre corps pour fournir à nos organes du glucose lorsque ceux-ci en ont besoin et pas uniquement lorsque l'on mange?

Autrement dit, comment se fait-il que la glycémie, valeur du taux de glucose dans notre sang, soit toujours constant alors que les entrées de glucose dans notre corps ne se font que 3 fois par jour?

 

Plan de ce cours:

1-La cellule musculaire, une cellule spécialisée permettant son propre mouvement

2- L'origine de l'énergie nécessaire à la contraction de la cellule musculaire

3- Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d'énergie des cellules musculaires

Activités:

  • Comparer la consommation de glucose par l’organisme au repos et celles en activité musculaire, en période postprandiale et à jeun.
  • Réaliser un protocole expérimental en se fondant sur une démarche historique: l'expérience dite du foie lavé de Claude Bernard.
  • Observer des coupes histologiques de pancréas sain et de pancréas diabétique.
  • Identifier l’effet de différents aliments sur les variations de la glycémie et la sécrétion d’insuline.

Un système analogue à celui qui régule la glycémie:

la régulation de la température dans une pièce.

le chauffage à la maison

 

La régulation de la température ambiante d’une pièce, la variable, dépend d’un centre de régulation appelé thermostat qui détecte la valeur de la variable, la température ambiante.

Le thermostat possède un capteur de température, puis il compare la température mesurée et la compare à une valeur de référence: la température souhaitée, 20°C, dans cet exemple.

Si la température d ela pièce est au-dessus de la température souhaitée, rine ne se passe, car c'est acceptable.

En revanche, si la température de la pièce passe en dessous de la valeur souhaitée, alors une information est envoyée à la chaudière qui se emt en marche ce qui va chauffer de l'eau, qui va circuler dans les radiateurs, qui vont chauffer l'air au-dessus d'eux.

Lorsque la température d ela pièce passe au-dessus d ela valeur souhaitée, une eutre information est envoyée à la chaudière pour qu'elle coupe le chauffage de l'eau.

 Pour la glycémie, c'est pareil!

 

Travail à faire pour jeudi:

  • Imaginez (avec son cerveau, pas en recopiant sur Internet) les organes qui pourraient agir dans la régulation de la glycémie.
  • Schématisez vos propositions

print-ad-american-diabets-association-prosthetics

 

Représentation schématique des organes impliqués dans la régulation de la glycémie:

schéma muet glycémie

Consigne: à partir de l'analyse des huit documents ci-dessous, recopiez puis complétez ce schéma muet afin de comprendre quels sont les organes impliqués dans la glycémie.

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 07

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 07

Suivi du glucose fluorescent car radioactif

Capture d’écran devenir et stockage du glucose

 

Document : Origine du glucose sanguin après ingestion

On peut suivre l’évolution de la concentration du glucose sanguin d’origine alimentaire (doc a).

Par différence à la glycémie totale, on peut alors en déduire l’évolution de la concentration du glucose sanguin d’origine hépatique (doc b)

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Histologie du pancreas

LA DOUBLE STRUCTURE HISTOLOGIQUE DU PANCREAS 1 - - Expériences à l'origine de la découverte du rôle du pancréas En 1889, Minkowski et Von Mering étudient le pancréas et décident de tenter sur un chien bien portant l'ablation chirurgicale totale du pancréas.

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 06

 

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 07

 

T_spe__compenser_un_manque_d_insuline

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 06

 

Capture d’écran 2021-02-18 à 06

 

Capture d’écran 2021-02-19 à 06

 

Notions:

  • Les cellules musculaires ont besoin de nutriments, principalement de glucose et de dioxygène, puisés dans le sang.
  • Les réserves de glucose se trouvent sous forme de glycogène dans les cellules musculaires et dans les cellules hépatiques.
  • Elles servent à entretenir des flux de glucose, variables selon l’activité, entre les organes sources (intestin et foie) et les organes consommateurs (dont les muscles).
  • La glycémie est la concentration de glucose dans le sang, maintenue dans un intervalle relativement étroit autour d’une valeur d’équilibre proche de 1g.L-1.
  • Elle dépend des apports alimentaires et est régulée par deux hormones sécrétées par le pancréas.
  • Un dysfonctionnement de la régulation de la glycémie entraîne des complications qui peuvent être à l’origine de diabètes.
  • L’insuline entraîne l’entrée de glucose dans les cellules musculaires (et hépatiques) et le glucagon provoque la sortie du glucose des cellules hépatiques, grâce à des protéines membranaires transportant le glucose.

 


 

 

Notions fondamentales :

  • Respiration cellulaire, glycolyse, cycle de Krebs, fermentation lactique, rendement, produits dopants
  • Hormones hyper et hypoglycémiantes, système de régulation, organisation fonctionnelle du pancréas endocrine, récepteurs à insuline et à glucagon, diabète insulinodépendant ou non insulinodépendant.

 

 

 

Bilan final du chapitre sur la production de mouvements volontaires

  • Les mouvements mobilisent les muscles.
  • Les organismes pluricellulaires sont constitués de cellules ayant des particularités différentes selon l’organe auxquels elles appartiennent.
  • La cellule musculaire dispose d’une organisation structurale lui permettant de se raccourcir, ce qui entraîne la contraction du muscle.
  • Elle a besoin d’énergie apportée sous forme d’ATP, produit à partir du glucose.
  • L’approvisionnement des cellules musculaires en glucose nécessite le maintien de la concentration de glucose sanguin, régulé par des hormones.

Notions fondamentales :

  • Fonctionnement musculaire, contraction, relâchement, ATP.

Précisions :

  • Les mécanismes moléculaires de la contraction musculaire (complexe actine- myosine) sont principalement abordés pour introduire le besoin d’énergie à l’origine du mouvement.
  • On se limite au muscle strié squelettique.
  • Les interactions moléculaires entre troponine et tropomyosine ne sont pas attendues.
  • L’étude exhaustive d’une myopathie n’a pas à être effectuée ; il s’agit plutôt de mobiliser les acquis de la classe de seconde sur la matrice extra-cellulaire et ceux de la classe de première sur les mutations à l’origine de myopathies.

Liens :

  • SVT – collège : cellule, activité musculaire ; classe de seconde : cellules spécialisées et matrice

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1ere ES: Le son

 

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17 février 2021

1ere ES: Projet Expérimental et Numérique

 Projet expérimental et numérique

 

Projet expérimental et numérique en 1ère en vidéo

Réalisation de vidéos de présentation, par des élèves, de concepts de l'enseignement scientifique dans le cadre du projet expérimental et numérique.

 

Cliquez sur le lien ci-dessous pour découvrir le diaporama de présentation:

1ere_ES_Projet_Expe_rimental_Nume_rique

 

Cliquez sur le lien ci-dessous pour découvrir une banques de sujets proposés dans les manuels scolaires:

1ere_ES_BANQUE_IDEES_PROJETS_modifie_

 

Précision des textes officiels:

Le projet s’articule autour de la mesure et des données qu’elle produit, qui sont au cœur des sciences expérimentales.

L’objectif est :

  • de confronter les élèves à la pratique d’une démarche scientifique expérimentale,
Les élèves devront :
  • utiliser du matériel (capteurs et logiciels) et
  • faire l’analyse critique des résultats.

 

Le projet expérimental et numérique comporte trois dimensions :

  • utilisation d’un capteur éventuellement réalisé en classe ;
  • acquisition numérique de données ;
  • traitement, représentation et interprétation de ces données.
  • Selon les projets, l’une ou l’autre de ces dimensions peut être plus ou moins développée.

    L’objet d’étude peut être choisi librement, en lien avec le programme ou non. Il s’inscrit éventuellement dans le cadre d’un projet de classe ou d’établissement. Le travail se déroule sur une douzaine d’heures, contiguës ou réparties au long de l’année. Il s’organise dans des conditions matérielles qui permettent un travail pratique effectif.

    La dimension numérique repose sur l’utilisation de matériels (capteur éventuellement associé à un microcontrôleur) et de logiciels (tableur, environnement de programmation).

  • Prérequis et limites

  • Ce projet remobilise certains acquis des classes antérieures : mesure et incertitudes, manipulation de capteurs et microcontrôleurs, données structurées et leur traitement, information chiffrée et statistique descriptive, utilisation d’un tableur et d’un environnement de programmation. L’objectif n’est pas d’introduire des notions nouvelles.

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Terminale spé SVT: Préparation du grand Oral.

 

 

 

 

 

 

 

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16 février 2021

International Baccalaureate Diploma Programme

 

 

Diploma Programme (DP)

The International Baccalaureate® (IB) Diploma Programme (DP) is for students aged 16-19. Find out more about the Diploma Programme (DP), including information on pathways to university and employment and on who can offer the programme. Research suggests that there are many benefits to choosing the Diploma Programme (DP).

https://www.ibo.org

 

https://legymnase.eu/lycee/biss-high.php

 

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15 février 2021

Autoformation au Grand Oral

 

Plan de formation Grand oral

Ce parcours d'autoformation est destiné à tous les professeurs et, parmi eux, aux jurys ayant en responsabilité son évaluation. D'une durée de 4h, il se décline en 4 modules : définition et fonctionnement de l'épreuve ; l'élève, auteur et acteur de sa parole ; préparer les élèves au Grand oral, faut-il tout réinventer ?

https://eduscol.education.fr

 

education au controle des sources

donner leur envie de chercher

ne pas mettre trop d'enjeu dans l'épreuve mais bien valoriser cette épreuve pour le post-bac

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14 février 2021

1ere ES, Question du jour: pourquoi devons-nous protéger au moins un tiers de nos zones cotières ?

 

Pour le 17 février:

Redigez un texte argumenté expliquant comment les écosystèmes de la zone cotière sont traversés par l'énergie et la matière.

 

Documentaire "Our Planet: la zone cotière".

 

Consignes:

  • Regardez attentivement ce documentaire (vous pouvez le revoir chez vous) ;
  • Vous repèrerez les différents écosystèmes décrits dans le documentaire; les acteurs de ces différents écosystèmes; leurs relations; et les quantités de matière qui passent d'un acteur à un autre.
  • Prenez des notes afin de pouvoir répondre au prochain QCM ;

 

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13 février 2021

Le cerveau, ça vous intrigue? Travaillez dans un super laboratoire de recherche à Strasbourg.

Capture d’écran 2021-02-13 à 08

 

 

Création de NeuroStra

Retour sur la présentation de l'Institut du 2 février 2021, ses objectifs, ses enjeux, par Valérie Simonneaux et Jean-Christophe Cassel (co-directeurs de NeuroStra) et Pierre Veinante (coordinateur pédagogique) Le diaporama de la présentation Le Règlement Intérieur de NeuroStra Le diaporama de la présentation Le Règlement Intérieur de NeuroStra

https://neuropole.unistra.fr

 

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Laissez-vous tenter par le monde passionnant de la biologie marine!

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Thématiques scientifiques

Créé(e) 20/12/2014 Mis à jour 28/09/2020 Créée en 2005, l'unité AD2M, UMR 7144 regroupe 3 équipes de recherche relevant de l'Institut Écologie et Environnement (INEE) du CNRS et du pôle 3 Terre Vivante et Environnement de l'UPMC.

http://www.sb-roscoff.fr

 

 

océanologue

Tracer des cartes maritimes, étudier la dérive des continents et le mouvement des marées, se soucier du sort des baleines ou de celui du plancton, lutter contre la pollution : les océans sont un fabuleux terrain d'observation et d'exploration pour l'océanologue.

https://www.onisep.fr

 

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