ASBL Hypothèse
Âges : 12-14 ans
Objectif : Mesurer la qualité de l’air à l’aide des levures roses des feuilles (bio-indicateurs) en menant une activité expérimentale. Mettre en réseau les données scientifiques obtenues concernant la qualité de l’air. Découvrir l’intérêt des TIC et de la mise en réseau dans la démarche scientifique.
Parcours ErE :
Discipline(s) :
Domaine(s) de l’ErE :
Concept(s) Clé(s) : bio-indicateurs, qualité de l'air, méthode scientifique
Descriptif :
Les participant·e·s à ce projet pourront comparer la qualité de l’air de leur milieu proche avec celle de milieux plus ou moins éloignés, grâce à des données qu'ils/elles auront eux/elles-mêmes acquises.
Ce projet permet aux élèves de travailler d’une façon très actuelle et de découvrir l’intérêt des technologies pour la mise en réseau de données.
Cette démarche peut également leur permettre de « vivre » le travail d’un scientifique. La mesure de la qualité de l’air s’effectue à l’aide de bio-indicateurs : des levures unicellulaires sensibles à la pollution atmosphérique qui se développent sur les feuilles d’arbres.
Cette activité ne peut s’effectuer qu'en automne car les feuilles utilisées doivent être prélevées directement sur l’arbre et les levures apparaissent à cette saison. Il sera important de suivre la démarche proposée dans ce document pas à pas et de manière très précise afin d’obtenir des résultats analysables et comparables d’une classe à l’autre.
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Il est nécessaire de suivre certaines règles afin de déterminer une/des zone(s) de prélèvements des feuilles.
- Une zone étudiée ne peut pas excéder 1 ha = 10000 m2.
- Dans cette zone, il faut repérer au minimum 3 érables et/ou frênes de la même zone afin de pouvoir effectuer des moyennes.
- Il faut décrire la zone de prélèvement.
A condition de bien respecter ces deux règles, vous pouvez organiser le prélèvement avec vos élèves comme vous le désirez. Toutefois, les modalités de prélèvement devront être envoyées à l’ASBL.
Remarque : Nous avons choisi pour cette étude de la qualité de l’air de prélever des feuilles d’érables et de frênes. En nous limitant à ces deux espèces d’arbres, nous limitons la variabilité due au milieu de vie.
Le repérage est l’occasion d’utiliser avec les élèves une clé de détermination pour identifier les érables et les frênes. Vous pouvez par exemple consulter la clé de détermination mise au point par des étudiants d'Albert Jacquard.
Il existe des guides de terrain (plus complets que le lien précédent !) destinés à cet usage. Nous conseillons à ce titre le livre de Christian Guillaume (2004), "Reconnaitre … les arbres" aux éditions De Boeck. Celui-ci est actuellement épuisé en librairie mais disponible en bibliothèque.
Enfin, pour travailler directement avec les TIC, il existe maintenant des applications que les élèves peuvent trouver sur Androïde et Appstore. Ces applications permettent d’identifier les arbres grâce aux smartphones et aux tablettes. Elles fonctionnent soit en suivant une clé interactive, soit en comparant la photo de l’arbre à la base de données disponibles dans l’application (par exemple Plantnet). L’application clé de forêt est disponible gratuitement sur Androide et Apple (téléchargement via Itunes).
Pour chaque prélèvement, il faut préparer une fiche qui contient les renseignements suivants :
- numéro ou lettre de référence donnée à votre prélévement
- date et heure de prélèvement
- commune, village de prélèvement
- données GPS du prélèvement
- espèce d’arbre
- description du milieu :
1 non du lieu-dit
2 description du lieu : bois, jardin, centre ville…
3 description des alentours : grand route, industrie…
L’ASBL Hypothèse peut vous procurer une boussole qui affiche les données GPS du lieu.
Les renseignements de cette fiche seront à communiquer à l’ASBL et pourront être utilisé lors de la comparaison des différentes données mises en réseau.
Prélever, le jour de l’expérience, 4 feuilles sur les arbres repérés et les placer dans le sachet plastique correspondant.
Les feuilles ne peuvent jamais être ramassées sur le sol et il faut les manipuler par le pétiole.
S’il n’est pas possible de combiner prélèvement et expérience le jour même, le prélèvement peut-être effectué la veille et les sacs plastiques placés au frigo.
Une video a été mise au point par Hypothèse pour expliquer cette étape.
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L’expérimentation consiste à mettre en culture des levures roses dans des boites de Petri. Chaque prélèvement de feuilles sera mis en culture en conditions stériles afin de récolter les levures roses présentes sur la surface inférieure des feuilles. Les levures roses qui se trouvent sur la face inférieure des feuilles tombent sur le milieu de culture et s’y développent en colonies. Chaque levure donne en principe naissance à une colonie. Le nombre de colonies donne une indication sur la qualité de l’air à l’endroit où le prélèvement a été effectué.
Vous trouverez ci-dessous le mode opératoire simple pour la préparation du milieu de culture :
Boites de Petri stériles en plastique; agar-agar; glucose; eau; casserole; alcool dénaturé
Ce matériel peut être obtenu à l’asbl Hypothèse et est disponible chez les grossistes en matériel de laboratoire et en pharmacie.
Ce mode opératoire est prévu pour la création d’environ 45 boites.
Attention, pour éviter toute contamination des milieux de culture, il est important de respecter pour cette préparation des conditions minimales de stérilité.
- Nettoyer la casserole avec de l’alcool dénaturé.
- Se désinfecter les mains avec la solution d’alcool et nettoyer le plan de travail avec celui-ci.
Durant la suite de la manipulation, il faut essayer d’ouvrir le moins possible les boites de Petri et de ne pas parler lorsque vous les manipuler.
- Dans la casserole, mélanger 20g d’agar-agar dans un litre d’eau.
- Ajouter 10g de glucose.
- Porter à ébullition.
- Ouvrir une à une les boites de Petri, verser le mélange chaud pour recouvrir le fond d’une épaisseur de 3 à 4 millimètres.
- Refermer le couvercle et laisser à plat sur la table. Il ne faut pas empiler les boites tant qu’elles ne sont pas refroidies.
- Une fois le mélange gélifié, utiliser les boites ou les placer dans un frigo jusqu’à leur utilisation.
Une video a été mise au point par l'Asbl Hypothèse afin de préciser cette étape.
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Certains organismes vivants comme les levures roses sont particulièrement sensibles à la présence de substances polluantes dans leur milieu de vie. La présence de ces organismes aussi appelés bio-indicateurs peuvent nous donner une indication sur la qualité de l’air.
Les levures roses (Sporobolomyces roseus) sont des champignons microscopiques très sensibles aux substances toxiques présentes dans l’air (notamment le SO2, le CO, les métaux lourds et les oxydes d’azote). Ces levures roses vivent notamment sur la face intérieure des feuilles de certains arbres (arbres à feuilles caduques). Plus l’air est de bonne qualité, plus les levures se développent bien. En cas de pollution, le nombre de champignons sur les feuilles diminue fortement. Les gaz toxiques que nous avons cités sont émis par la combustion des moteurs de voitures, des systèmes de chauffages et par certaines industries.
Le protocle est disponible sur le site de l'Asbl Hypothèse
Déroulement du TP :
- Désinfecter l’extérieur d’une boite de Petri sans l’ouvrir, à l’alcool dénaturé et la placer dans la zone stérile.
- Tracer au feutre 6 secteurs sur le couvercle de la boite de Petri, les numéroter de 1 à 6. Tracer ensuite les 6 secteurs correspondants sur le fond de la boite.
- Ouvrir une boite et déposer le couvercle côté intérieur vers le haut.
- Poser l’autre partie (avec le milieu stérile) le côté intérieur vers le bas afin d’éviter qu’il ne s’infecte au contact de l’air.
- A partir de ce moment, éviter de parler pour ne pas contaminer la culture.
- Déposer une pointe de spatule de vaseline dans le couvercle dans chaque secteur. La vaseline permet de coller la rondelle.
- A l’aide de la pince, fixer la face supérieure de la rondelle de feuille (face inférieure vers le bas) sur les points de vaseline. On peut effectuer une pression avec la pince afin de fixer correctement la rondelle.
- Refermer la boite et fixer le couvercle au moyen de papier collant. Attention, les secteurs tracés sur le couvercle et sur la boite doivent correspondre. Noter la lettre de référence de votre prélèvement sur la boite.
- Laisser reposer les boites de Petri telles quelles durant 24h à température ambiante.
- Après 24h, il faudra retourner toutes les boites (couvercle vers le bas). Cette action permet d’arrêter la tombée des levures.
Une video a été mise au point par l'Asbl Hypothèse pour expliquer cette étape.
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Une semaine après la mise en culture :
- Placer chaque boite de Petri sous un binoculaire ou une loupe et compter les colonies roses dans chaque secteur.
- Indiquer les résultats obtenus dans des tableaux et effectuer les moyennes.
- Rassembler l’ensemble des résultats et tirer une conclusion sur la qualité de l’air dans la région analysée.
Vous pourrez comparer les différents résultats, émettre des hypothèses concernant les différences et repérez quelques-unes des sources de pollution de l’air.
Voici quelques pistes de réflexion pouvant être abordées : les résultats de notre école permettent-ils de tirer les mêmes conclusions que pour les autres écoles? Y-a-t-il des facteurs qui peuvent expliquer les similitudes, les différences de résultats? La localisation de nos prélèvements a-t-elle un effet sur les résultats?...
Vous pourrez également comparer les résultats obtenus avec les levures roses, si on utilise d’autres bio-indicateurs comme les lichens.
Cette activité permettra d'aborder la question de la pollution et la qualité de l'air avec les élèves (voir par exemple la fiche pédagogique "Il paraît que l’air est tellement pollué dans nos villes qu’il faudrait y interdire la présence de certains véhicules ?" (Thématique : Air, Âge : 12-14 ans).
