Présentation
Les élèves de Première STL du lycée Jean Jaurès ont participé à un projet d’éducation par la recherche lors de l’année 2017-2018, fruit d’une collaboration entre le lycée, et un laboratoire de recherche. Les élèves ont été accompagnés au cours de ce projet par le Dr. Isabelle Bouvier, professeur de biotechnologies, et le Dr. Sandrine Irace-Guigand, professeur de physique-chimie au lycée. Le laboratoire, avec lequel la collaboration a été mise en place, est l’équipe de la ligne SMIS du Synchrotron Soleil à Saclay, et plus particulièrement, deux chercheurs : le Dr. Ferenc Borondics, responsable de la ligne de lumière, et le Dr. Christophe Sandt, scientifique de ligne. Enfin, ce projet a été soutenu dans le cadre du programme des Savanturiers du Vivant, avec l’aide de M.Tonino Rizzo.
Ce projet a fait l’objet d’une approche pluridisciplinaire ; le but étant de caractériser le vivant en utilisant les propriétés de la lumière. L’objet d’étude était la pomme de terre, élément vivant permettant d’aborder des notions de biotechnologies et de CBSV. La technique utilisée, la micro-spectroscopie infrarouge, développée au Synchrotron, a permis d’aborder des notions de physique-chimie, et plus généralement d’étudier les interactions matière-lumière afin de déterminer la composition moléculaire d’échantillons du vivant.
Déroulement
Tout d’abord, au cours du premier trimestre de l’année, les élèves ont réalisé des recherches documentaires sur les différentes variétés de pomme de terre en classe : leur classification, leur structure, leur utilisation en cuisine… Puis, le chercheur Christophe Sandt est venu au lycée présenter la technique qu’il utilise : la spectroscopie infrarouge et les différentes applications possibles dans de nombreux domaines (l’archéologie, la médecine, l’industrie…). Cette présentation a été suivie d’une visite de la classe au Synchrotron Soleil. À partir de là, les élèves ont élaboré leur problématique de projet : Peut-on, avec la spectroscopie infrarouge, déterminer des différences entre plusieurs variétés de pommes de terre ?
Ce travail a débouché sur la mise au point de manipulations sur des coupes de pommes de terre (3 variétés ont été choisies : Agata, Chérie et Charlotte : 2 pommes de terre à chair ferme dont une peau colorée, et une à chair tendre) dans les laboratoires du Synchrotron avec l’aide du chercheur Christophe Sandt en février. Plusieurs techniques de pointe ont été utilisées par les élèves : microscopie infrarouge, micro-ATR et spectroscopie Raman. Ces techniques ont permis notamment de comparer la composition biochimique des parois des cellules de pommes de terre (focus sur la répartition de l’amidon, des protéines et de la pectine) en fonction de la variété étudiée. Les élèves sont ensuite retournés au Synchrotron au mois de mars pour analyser les résultats obtenus.
Les données obtenues au Synchrotron en spectroscopie infrarouge ont été complétées par des études comparatives des variétés de pomme de terre au laboratoire du lycée en microscopie photonique : aspect des grains d’amidon, taille des cellules…
Communication
L’ensemble de ces travaux a fait l’objet d’une présentation finale par les élèves lors du congrès « Savanturiers du Vivant » à la Cité des Sciences et de l’Industrie à Paris le 31 mai 2018. À cette occasion, un atelier a été animé avec des observations microscopiques et la présentation d’une maquette du Synchrotron Soleil. Les élèves ont également présenté leurs résultats lors d’une présentation orale.
En conclusion
Les élèves ont apprécié leur participation dans ce projet, le qualifiant d’intéressant, passionnant, complexe ou encore mystérieux. Ils ont particulièrement aimé manipuler dans les laboratoires du Synchrotron et découvrir de nouvelles techniques expérimentales. Ils ont aussi souligné les parties du projet qu’ils ont trouvé plus complexes, à savoir le traitement de nombreuses données, l’analyse des résultats obtenus et la mise en forme des données dans le but de faire une présentation orale. Dans tous les cas, ce projet leur a appris à travailler en groupe, à mener un projet scientifique sur la longueur, et à acquérir des méthodes de travail qui leur seront utiles dans la suite de leurs études.