LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné	2nde - enseignement d’exploration Sciences et Laboratoire
Partie du programme :	Thème Atmosphère terrestre - Rayonnement solaire : protection solaire

PLACE DANS LA PROGRESSION

La séance intervient en fin du thème. Le thème a été initié par cette video. Au cours des séances précédentes nous avons montré pour la partie SVT : que les UV augmentaient la fréquence des mutations (séance de mutagénèse des Levures classique que les crèmes solaires protégeaient bien de cet effet des UV (mutagénèse en couvrant la boîte avec un film couvert de crème solaire) Les élèves ont ensuite travaillé en physique chimie sur la façon de détecter les UV à l’aide de pastilles sensibles aux UV. Ils ont pu : paramétrer au mieux la détection par les pastilles : distance à la lampe UV, temps d’exposition vérifier de nouveau l’efficacité des crèmes solaires à l’aide des pastilles, en comparant au passage l’efficacité de crèmes solaires d’indices différents.

PROBLEME A RESOUDRE / HYPOTHESE A VERIFIER
On veut vérifier que la mélanine contenue dans la peau empêche le passage des UV

COMPETENCES
Exercice de la démarche expérimentale

ACTIVITE
Durée : 1H30	Coût : 15 euros (pour la tyrosine)	Sécurité : Précautions à prendre avec l’utilisation de la lampe UV. La lampe est dans son enceinte et est éteinte lorsqu’on ouvre la boîte

• Matériel et ressources :
  – Lampe UV et son enceinte
  – Pastilles sensibles aux UV
  – Champignons de Paris
  – Tyrosine
  – gélose

De la mélanine peut être produite à partir du champignon de Paris, suivant un protocole assez classique dans des TP d’enzymologie : exemple de protocole.

Nous avons travaillé à froid pour l’extraction et nous avons agité énergiquement les tubes pour augmenter l’oxygénation du milieu, des étapes de la synthèse nécessitant de l’oxygène.

A gauche : solution de tyrosine, au centre extrait de champignon, à droite le mélange tyrosine + extrait de champignon

Sur l’idée de mon collègue de SPC, nous avons mélangé la solution pigmentée obtenue dans de la gélose, afin de pouvoir poser cette mélanine sur nos pastilles sensibles aux UV. En fonction des proportions, on peut faire varier l’intensité de la coloration.
Une boîte non colorée a été prévue comme témoin.

Les boîtes ont été préparées à l’avance.

• Déroulement de l’activité :
  Le point de départ de la séance est la corrélation entre la répartition latitudinale des pigmentations de la peau humaine et l’index UV

Il est proposé de vérifier l’existence d’un lien entre pigmentation et index UV en montrant que la mélanine, responsable de la pigmentation de la peau, protège des rayons UV. (cette idée vient assez naturellement lorsqu’on se rappelle que de la mélanine est produite par la peau lorsqu’on s’expose au soleil)

– Etape 1 : on a demandé aux élèves de proposer une stratégie de résolution réaliste pour vérifier l’hypothèse.
A cette étape, il est intéressant de discuter la notion de modèle dans une expérience, partant de l’idée qu’on ne va pas travailler avec un lambeau de peau, qui pose à la fois un problème éthique mais aussi pratique puisque ce n’est pas de la mélanine pure.

– Etape 2 : l’expérience est réalisée.

Nous avons découpé la gélose en carrés. Chaque binôme ayant reçu une demie pastille sensible aux UV devait poser dessus côte à côte un carré de gélose témoin non colorée et un carré de gélose pigmentée.
Les carrés de gélose étaient sur du film alimentaire, dont nous avions déjà pu montrer qu’il n’arrêtait pas les UV, pour protéger la surface de la pastille.

Pour les distances et la durée d’exposition, nous avons utilisé les paramètres établis lors des séances précédentes, en augmentant le temps d’exposition pour tenir compte de l’épaisseur de la gélose. Nous avons attendu 6 à 8 minutes.

– Etape 3 : communication des résultats.

Les élèves ont pu schématiser le résultat obtenu

– Etape 4 : le résultat a été exploité pour répondre à la problématique.

La conclusion a été prolongée en faisant le lien avec le programme de SVT, en présentant la pigmentation de la peau sous l’angle d’un caractère résultat d’une sélection naturelle, le facteur environnemental mis en jeu étant l’index UV. Une démarche approfondie aurait pu nous amener jusqu’à Anagène, suivant ce qui est proposé sur le site Acces

COMMUNICATION DES RESULTATS, OBSERVATIONS, RECHERCHES

Le résultat obtenu est le suivant :

A gauche : la partie sous la gélose avec la mélanine, à droite la partie sous la gélose sans mélanine.
La pastille incolore au départ devient bleue sous l’effet des UV.

En complément nous avons passé notre solution de mélanine dans le spectrophotomètre.

Le fichier exporté :

Des dilutions ne nous ont pas permis d’isoler de pics mais le résultat montre bien une absorption dans les longueurs d’ondes correspondant aux UV.

Critiques

• La synthèse de mélanine de mélanine ayant été faite à l’avance, nous n’avons pas pu faire les spectres d’absorption de la tyrosine et de l’extrait de champignons, témoins nécessaires.

• Par souci d’économie, nous avons utilisé un extrait de champignon et non de la tyrosinase purifiée. La solution obtenue n’est donc pas pure et d’autres composés que la mélanine pourraient interagir avec les UV. Nous ne savons pas non plus si nous avons obtenu de la mélanine ou simplement l’un des composés intermédiaires qui aurait des propriétés similaires.