Un sujet qui me passionne ces derniers temps, c'est la modélisation en biologie.
La biologie est une discipline qui s'étend de l'échelle moléculaire à l'échelle macroscopique. De nombreux concepts biologiques sont sous les yeux de tous, et ce qui manque souvent, c'est le vocabulaire adéquat et une vision systémique — comme c'est le cas pour beaucoup de notions de base en écologie ou en anatomie. Même un enfant comprend la différence entre une plante et un animal et connaît les fonctions physiologiques de base ; le problème réside surtout dans le vocabulaire et dans la vision des processus dans leur globalité et leur interconnexion. Évidemment, je parle ici d'une connaissance basique et superficielle.
Mais il existe d'autres concepts en biologie, plus cachés et complexes, pour lesquels la simple observation de la vie qui nous entoure ne suffit pas. L'un d'entre eux est central et fondamental pour toute la biologie : la synthèse des protéines. Une personne de culture générale moyenne sait probablement que l'ADN sert à fabriquer les protéines, mais comprendre le mécanisme reste quelque chose de souvent obscur. Et, au dire de nombreux enseignants avec lesquels j'ai eu l'occasion de discuter, ce chapitre de la biologie demeure l'un des plus difficiles à expliquer. En ce qui me concerne, la synthèse des protéines est l'un des sujets qui me passionnent le plus, avec la chaîne de transport des électrons et l'évolution.
J'ai enseigné ce sujet à différents niveaux et dans différents types d'écoles, en Italie et en Belgique. Les élèves se divisent généralement en 3 catégories : ceux qui apprennent tout par cœur, ceux qui comprennent le mécanisme, et ceux qui abandonnent.
Les élèves de la première catégorie savent vous réciter toute la tartine telle qu'elle est écrite dans le manuel, mais dès qu'on leur pose une question de travers ou qu'ils se retrouvent face à un simple exercice de traduction un peu différent de d'habitude, c'est la panique. Ceux qui comprennent le mécanisme s'amusent à traduire les messages que le professeur a cachés dans des séquences de nucléotides. Et ceux qui abandonnent... eh bien, ils abandonnent : trop de termes, trop compliqué.
Sons2026 (Présentation (4:3)) par Nadia Clara Costa
Bienvenue dans l'univers Bio'Manip, une gamme d'outils didactiques née de la rencontre entre la biologie, l'enseignement et la fabrication numérique.
Mon parcours : de la classe au design pédagogique
Biologiste passionnée par la transmission des savoirs, j’ai consacré de nombreuses années à l’enseignement des sciences dans le secondaire, tant en Italie qu’en Belgique. Aujourd’hui conceptrice de contenus pédagogiques pour l’e-learning de la Fédération Wallonie-Bruxelles (EAD), je poursuis ma mission : rendre les concepts scientifiques aussi clairs et stimulants que possible.
La genèse : pourquoi Bio'Manip ?
L'idée de Bio'Manip est née d'un constat de terrain. La biologie cellulaire et moléculaire, et particulièrement la synthèse des protéines, figure parmi les sujets les plus abstraits et complexes pour les élèves. Malgré la beauté visuelle de ces mécanismes, j'ai souvent ressenti la frustration de mes élèves face à des schémas en 2D ou des animations numériques qui ne permettaient pas une réelle appropriation du savoir.
C’est pour combler ce fossé que j’ai profité d’une transition professionnelle pour me former au prototypage rapide au MakiLab de Louvain-la-Neuve. Mon objectif était simple : créer des kits « prêts à l’emploi », robustes et scientifiquement rigoureux, permettant aux élèves de devenir les acteurs de leur propre compréhension par la manipulation physique.
La gamme Bio'Manip propose actuellement trois modèles didactiques principaux conçus en bois, sous forme de prototypes ou de produits finis, pour faciliter l'apprentissage de la biologie par la manipulation :
- Le modèle de synthèse des protéines (Ribosome) : Ce modèle permet de visualiser précisément les étapes de la transcription et de la traduction. Il est utilisé pour comparer les allèles HbA (individu sain) et HbS (anémie falciforme) de l’hémoglobine β. Les élèves manipulent des pièces représentant l'ADN, l'ARNm, les ARNt et des acides aminés de différentes couleurs pour observer directement l'impact d'une mutation sur la protéine produite.
- Le modèle des chromosomes (Mitose et Méiose) : Conçu comme un puzzle de segments chromosomiques, cet outil permet de simuler les mouvements des chromosomes et des chromatides lors de la division cellulaire. Il permet également de visualiser la condensation de l'ADN, de simuler le crossing over ainsi que diverses mutations chromosomiques. Le kit inclut des éléments comme des centromères, des télomères et des nucléotides pour illustrer le changement d'échelle entre le chromosome et la molécule d'ADN.
- Le puzzle de la structure de la cellule animale : Ce modèle est destiné à rendre l'étude de la cellule plus ludique.
L’exemple de l’anémie falciforme
Les élèves sont divisés par groupes, idéalement des binômes, et réalisent la transcription et traduction soit de l’allèle HbA soit de l’allèle HbS.
Les acides aminés ont des couleurs différents selon leurs caractéristiques et sont identifiés par le code à 1 lettre.
Les élèves pourront comparer les « protéines » produites à partir des deux allèles et vérifier qu’il y a une différence : un acide aminé est différent et surtout sa nature chimique est différente, chose qui explique le comportement différent de la protéine HbS et le phénotype des individus malades.
Exemple de consigne
- Réalisez la traduction des premiers 10 codons à partir du premier codon start (AUG).
Attention, il n’y a pas de codon stop, vous devez vous arrêter au dixième acide aminé.
- Comparez les séquences des « protéines » des différentes équipes : sont-elles les mêmes ? Pourquoi ?
Le défi pédagogique
Il n'est pas aisé de trouver des manipulations concrètes et adaptées pour expliquer des concepts aussi complexes que la synthèse des protéines. Le processus lui-même est invisible et souvent difficile pour de nombreux élèves.
Certes, le web propose une multitude d'animations interactives, de films, et de ressources similaires, mais le numérique n'est pas toujours l'outil le plus approprié. Toutes les écoles ne fournissent pas de tablettes aux élèves et, même lorsque c'est le cas, des problèmes techniques peuvent toujours survenir.
Il faut également souligner que certain·e·s élèves ont besoin de toucher, de manipuler, et de déplacer des pièces dans l'espace. Même les meilleures animations numériques ne le permettent pas, restant confinées à l'espace 2d de l'écran.
La solution Bio'Manip
Ce que je vous propose est un modèle en bois qui permet de visualiser de manière précise les différentes étapes de la synthèse des protéines.
Regarde des vidéos du modèle de chromosomes...
Présentation au Salon Éduc!
Grâce au succès de la campagne de financement participatif sur Kickstarter, j'ai eu l'opportunité de présenter mes prototypes au Salon Éduc! Votre soutien a été essentiel !
Découvrez ci-dessous une vidéo avec mes prototypes au salon!
Grâce à mon modèle de ribosome, j'ai pu faire partie de la délégation belge à Science on Stage 2026 en Lituanie !
Ce projet était présent au 
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