Le laboratoire

Les T.P.E.

Textes et programmes

Question : Quel est le matériel de base pour les dissections ?

Réponse : Même s'il s'agit de matériel frais, il ne faut pas lésiner avec quelques règles d'hygiène élémentaires. Il est donc indispensable de prévoir un point d'eau avec du savon pour que les élèves puissent se laver les mains en fin de séance. Du papier absorbant doit être distribué à volonté, pour essuyer les taches, mais aussi pour saisir le matériel avec les mains lorsqu'on veut éviter le contact direct (même bien lavés, les doigts pourront en effet conserver des mauvaises odeurs une partie de la journée). Des gants en pastiques jetables peuvent être utiles surtout si on se sert de matériel recongelé, forcément colonisé par des bactéries. Ils ont l’inconvénient de provoquer parfois des réactions allergiques.

Pour de petites dissections (pattes de grenouilles, cœurs de dindes...), on pourra remplacer les classiques bacs à dissection par des barquettes en polystyrènes que chaque élève peut rapporter de chez lui. L'intérêt est de ne rien avoir à nettoyer en fin de séance puisque tout est jeté. Pour des dissections plus importantes (souris par exemple), prévoir une bouteille d'eau par cuvette à dissection pour immerger la préparation.

Les outils doivent être de bonne qualité, mais pas trop variés. Eviter les scalpels, pas toujours faciles à manipuler et parfois dangereux. Les pinces ne se justifient pas toujours car les élèves tendent à les utiliser en lieu et place de leurs doigts et ne parviennent pas à disséquer valablement. Les ciseaux fins sont sans risques et permettent de réaliser la plupart des dissections au niveau collège. Des cures-dents permettent de dilacérer efficacement certains organes et d’indiquer l’emplacement d’un organe pour répondre à une question. Des pinceaux, utiles également pour trier des objets (par exemple dans la litière), permettent d’éclaircir le plan d’observation.

Question : Losqu'on souhaite disséquer ou faire disséquer les élèves, quel matériel biologique est le plus approprié à la notion qu'on veut illustrer ? On souhaiterait qu'il soit pleinement démonstratif, mais en même temps facile à se procurer, pas trop onéreux et surtout d'une mise en oeuvre la plus aisée possible.

Réponse : Il ne faudrait pas croire que chaque thème a sa dissection idéale (la souris pour la digestion, le lapin pour la respiration...). En réalité, tout dépend ce que chacun souhaite mettre en évidence. Par exemple, pour montrer que le muscle agit sur l’os du segment voisin par l’intermédiaire du tendon, il vaut mieux utiliser la patte de grenouille plutôt que celle du poulet ou du lapin à l’organisation trop complexe dans ce cas. En revanche ces derniers se prêtent bien à l’observation des ligaments.

Voici une liste non exhaustive de dissections qu’on peut réaliser soi-même sous la caméra, ou mieux, en les faisant faire par les élèves. Dans ce dernier cas, retenir la règle d'or : essayer soi-même à l'avance en reproduisant tous les gestes d'un élève supposé maladroit.

Question : Manipuler des glaçons, par exemple pour le refroidissement rapide des cristaux de sulfate de cuivre, n'est pas toujours aisé : il faut les démouler, ils ne tiennent pas dans les récipients trop petits, ils ne refroidissent pas beaucoup...

Réponse : Utiliser de l'antigel pour voiture, autrement dit du glycérol (ou glycérine). Maintenu dans le bac à congélation du réfrigérateur, il reste à -10°C tout en restant liquide, donc beaucoup plus facile à transvaser dans les récipients. Nettement plus froid que la glace, il permet de réaliser avec beaucoup de succès les expériences qui réclament un froid soutenu pendant la durée d'une séance de cours. Inconvénient : produit toxique, dont il faut éviter le contact avec la peau, et donc à priori à proscrire pour les manipulations individuelles.

Question : La corvée de vaisselle lorsqu'on souhaite que les élèves réalisent eux-mêmes des expériences dans de la verrerie - par exemple les tests colorés pour la digestion in vitro - à la longue, ça lasse. Comment simplifier le problème ?

Réponse : Utiliser des verres jetables en plastique transparent chaque fois que c'est possible. Idéal lorsqu'on veut tester quelque chose à l'eau iodée par exemple. On ne peut pas les chauffer ni mettre de l'acide dedans ? Qu'importe puisque les élèves n'ont plus le droit de faire ni l'un, ni l'autre.

Remarque : les verres jetables sont intéressants à double titre dans l'expérience de cristallisation du sulfate de cuivre. D’une part, le refroidissement se faisant plus lentement, les cristaux sont beaucoup plus gros (résultat une bonne heure après, donc visible à la séance suivante). D’autre part, l'amorce de la cristallisation peut se faire à l'aide d'un simple trombone, que chaque élève pourra récupérer.

Question : Peut-on réaliser soi-même des modèles à base de « magnets » adhérant sur les tableaux magnétiques ou les portes métalliques des armoires par exemple (certains fournisseurs en proposent, mais pas forcément à notre goût pédagogique) ?

Réponse : Les portes des réfrigérateurs ferment au moyen d'une bande de métal magnétique fixée sous le joint caoutchouc qui fait le tour de la porte. Il suffit de le récupérer sur n'importe quel appareil réformé. Sinon, la société WEBER commercialise de telles bandes, sous la dénomination de FLEXOR (environ 20 francs le mètre) :

WEBER Métaux et Plastiques : 66, rue de Turenne 75003 PARIS – 01 42 71 23 45

Question : Comment récolter des petits invertébrés pour les étudier en classe ?

Réponse : L'aspirateur à insecte est un simple récipient en verre pourvu d'un bouchon à deux trous, chacun d'eux branché sur un tuyau plastique. Il suffit d'aspirer à une extrémité.

Une cuvette d'eau posée sur une pelouse est un bon piège à collemboles. Il en est de même d’un récipient enfoncé dans le sol à hauteur de la litière.

La mousse humide (mais non détrempée) pressée comme une éponge sur une lame recèle parfois des trésors visibles au microscope. Les dépôts d’algues aux pieds des gouttières permettent également des observations intéressantes.

De la litière humide simplement retournée à la main permet de faire de nombreuses découvertes. Laissée détrempée une semaine, elle se recouvre d’un voile bactérien et permet l’observation de protozoaires.

Une serpillière abandonnée dans un endroit humide est un bon moyen pour récolter des cloportes.

Reste le célèbre appareil de Berlèse, qui, pour être efficace, nécessite un bon échantillonnage de départ (observer à l’avance la litière) et réclame du temps, au minimum une semaine.

Question : Comment conserver les animaux récoltés d'une séance à l'autre, voire d'une année sur l'autre ? Les récoltes de petits invertébrés après la sortie sont en effet aléatoires, difficiles à conserver d'une séance à l'autre - notamment pour réaliser des classements - et contraires à la notion de préservation des milieux.

Réponse : Les suppositoires à la glycérine qu'on trouve en pharmacie, simplement fondus, permettent de réaliser de très bonnes inclusions qui se conservent plusieurs années. Les bulles d'air qui peuvent gêner l’observation peuvent être éliminées, soit en faisant refondre à nouveau l’échantillon, soit en imbibant à l'avance les échantillons dans un mélange alcool + glycérol. Le glycérol peut être remplacé par l'antigel de voiture. Il parait que l'insecticide en spray du commerce est aussi un bon conservateur de ses victimes.

Question : Quels animaux conviennent pour les preferenda à part le cloporte ? Comment gérer les déplacements des cloportes pour que les résultats soient probants ?

Réponse : En plus d'être facile à se procurer, le cloporte a ceci d'intéressant qu'il réagit à plusieurs facteurs - l'obscurité, l'humidité, la température - qu'on peut mettre en compétition pour rechercher le plus efficace. Le premier inconvénient est que ces facteurs n'ont pas la même signification biologique : l'humidité est physiologiquement vitale, l'obscurité est un abri contre les prédateurs. Le deuxième inconvénient est que le cloporte, dans les conditions expérimentales auxquelles il est soumis dans nos classes, a surtout un comportement de fuite très différent du preferendum climatique attendu. Le mieux reste encore d'observer le comportement de l'animal dans les conditions les plus proches de celles de son milieu et peut-être d'oublier ces protocoles si artificiels.

D'autres animaux ont des comportements de préférences climatiques qu'on peut mettre en évidence en classe. Les pyrrhocores (punaises écuyères), comme les grillons se rapprochent des sources de chaleur. Nombreux sont ceux qui fuient la lumière, le plus facile à élever restant le Ténébrion ou ver de farine. Citons également les Aselles, petits crustacés d'eau douce qui se cachent sous les pierres des ruisseaux situés en aval des nombreux étangs de la région, et qui nagent très rapidement du coté opposé dès qu'on les découvre. Les artémias, dont les oeufs sont disponibles dans les boutiques d'aquariophilie, sont des minuscules crevettes irrésistiblement attirées par la lumière.

Question : Comment obtenir des mesures de températures significatives en évitant la casse ?

Réponse : Les mesures réalisées par les élèves au cours d'une sortie dans le collège donnent le plus souvent des résultats inexploitables. Une solution consiste à se procurer dans un magasin de fournitures pour automobiles un thermomètre extérieur-intérieur muni de son câble (50 à 100 F). On creuse ensuite dans le sol un trou de 1 mètre de profondeur environ à l’aide d’un tuyau de plomberie, qui s’enfonce bien et reste rigide. Un des capteurs du thermomètre est au fond du tube (température dans le sol) et relié par le câble au cadran, l'autre est à l'air libre, éventuellement fixé à un support (température extérieure). Cette « mini-station météo » peut être consultée régulièrement.

Question : Comment mettre en évidence le sens de circulation dans les veines et les artères

Réponse : Concernant les veines, il suffit de bloquer la circulation veineuse sur l'avant-bras. Poser un garrot n'est pas indispensable. Chaque élève peut se contenter de comprimer avec le pouce la veine qui passe sous la peau de l'avant bras, vers le milieu (faire des essais sur soi-même). Si on a pris soin de faire prévoir le résultat ("si le sang coule dans tel sens, les veines gonfleront de tel coté..."), l'élève déduira sans peine le sens de circulation dès qu'il percevra une différence de gonflement de part et d'autre du pouce.

Concernant les artères, la manipulation est des plus simples : après s'être assuré que chaque élève sait prendre son pouls au poignet, on lui demande de coincer, sans la serrer, une balle de tennis sous l'aine. A l'aide de l'autre main, il prend son pouls. Puis il comprime fortement la balle. Le pouls s'arrête aussitôt. Spectaculaire et pédagogiquement très efficace, cette manipulation n'est en fait rien d'autre que la réalisation d'un point de compression bien connu des secouristes.

Question : Comment visualiser les ondes sismiques, surtout comment montrer leurs propriétés de propagation, à vitesse constante, en s'amortissant avec la distance ?

Réponse : Se contenter d'évoquer les ronds dans l'eau ne suffit pas à modéliser les ondes sismiques. Montrer le phénomène dans un cristallisoir plein d'eau est déjà mieux car plus concret. Si on place une caméra flexible sur le cristallisoir, on peut créer plusieurs types de "séismes" en frappant sur la table où se trouve le cristallisoir, plus ou moins fort (magnitude), plus ou moins loin (profondeur du foyer).

Autre procédé : tendre un fil d'un bout à l'autre de la classe. En frappant à une extrémité à l'aide d'une règle, l'élève situé à l'autre bout perçoit les ondes avec plus ou moins d'intensité.

Autre procédé : monter la caméra flexible sur le microscope en s’arrangeant pour qu’elle soit mal calée. L’image sur l’écran télé d’une préparation microscopique quelconque est forcément instable. On réalise un « séisme » en frappant sur la table ou en sautant d’un tabouret : l’image tressaute puis s’amortit. Si le tabouret est à l’autre bout de la salle, l’oscillation de l’image est moins prononcé, illustrant ainsi l’amortissement des ondes avec la distance ou la profondeur du foyer

Question : Comment montrer la coïncidence des côtes de l'Afrique et de l'Amérique du Sud ? En effet, tous les planisphères des livres scolaires étant déformés par la projection sur un plan, la manipulation consistant à déplacer un transparent décalqué est vouée à l'échec car la coïncidence n'apparaît plus.

Réponse :  Le plus simple consiste à réaliser un transparent à partir d’un document qui montre les continents en contact l’un avec l’autre ; découper ensuite les 2 continents et  les replacer dans leur position actuelle en s’aidant d’un planisphère classique.

Un méthode plus élaborée consiste à utiliser un globe terrestre qu'on filme avec une caméra flexible. On présente tout d'abord un des continents sur l'écran télé, que l'on décalque sur un transparent scotché sur l'écran. On déplace ensuite le globe terrestre jusqu'à mettre en évidence la fameuse coïncidence.

Les globes terrestres constituent une aide didactique appréciable pour ce chapitre car plus proches de la réalité. Il en existe de très nombreuses variétés, depuis le très classique modèle des géographes jusqu'au ballon gonflable en passant par certaines balles en caoutchouc antistress, des porte-clefs... Mais attention, les modèles bon marchés ne sont souvent que des planisphères imprimés sur une boule, avec les mêmes déformations que les documents sur papier.

Question : Comment réaliser des cultures microbiennes en boites de Pétri manipulables par les élèves, en toute sécurité et sans trop investir ?

Réponse : Le premier problème est celui de la réalisation d’un milieu de culture. Leurs compositions sont strictement déterminées pour favoriser telle ou telle souche. Il est possible de se procurer des milieux tout prêts auprès des fournisseurs habituels ou bien de les préparer soi-même : faire chauffer sans bouillir, 15 g* de gélose (ou Agar-agar) dans un litre d’eau et rajouter un support nutritif tel que de l'extrait de levure, du jus de viande, du sang. Ne pas oublier que si on rajoute un sucre quel qu'il soit, on favorise les moisissures aux détriments des bactéries. Les feuilles de gélatine alimentaire des rayons pâtisserie des grandes surfaces donnent des résultats médiocres.

* 15 grammes ? c’est approximativement le contenu d’une boite de pellicule photo.

Rappelons qu’on peut provoquer un développement bactérien à partir d’eau croupie ou ne n’importe quel reste organique.

Deuxième problème : Les risques de contaminations par des germes pathogènes. Deux solutions : se procurer, en pharmacie, une souche de Bacilles subtils vendue pour restaurer la flore intestinale et vendues sous la dénomination "Bactisubtil", ou bien sceller des boites de Petri en plastique à la colle contact après expositions aux microbes - exemple : doigts sales - et jeter après les avoir fait bouillir.

Quant à la stérilisation des boites de Pétri en plastique qu'on ne peut pas chauffer, elle peut se faire en les trempant dans une solution d'oxyde d'éthylène, ou plus simplement au moyen de pastilles de stérilisation pour biberons, disponibles en pharmacie.

Question : Comment se procurer le papier cellophane pour réaliser un boudin de dialyse ?

Réponse : Rappelons que cette manipulation sert à mettre en évidence la différence de taille entre les molécules de glucose (qui diffusent) et celles d'amidon (qui ne diffusent pas), et non à illustrer une propriété de l'intestin puisqu'il ne s'agit que d'un modèle artificiel. La proportion adéquate du mélange est de 7 g/l d'amidon (environ une demi boite de pellicule photo) et 20 g/l de glucose.

Le papier cellophane pour confiture n'est pas facile à trouver et s'avère parfois imperméable au glucose. Un collègue a testé avec succès du papier d'emballage des fleuristes, à condition de le laisser tremper au moins une journée.

Question : Quelle manipulation peut-on faire pour mettre en évidence la sensibilité gustative ?

Réponse : Une séance de travaux pratiques motivante consiste pour les élèves à poser sur différents endroits de leur langue des cotons tiges imprégnés d'une substance acide, amer, salée ou sucrée.

Pour le sucré et le salé, il suffit de deux solutions de sucre et de sel (évident !). Pour l'acide, le jus de citron est un bon candidat. Quant à l'amer, le plus simple consisterait à tremper le coton tige dans de la poudre de Cacao (chocolat non sucré Van Houten par exemple).