par Fabrice PELLEGRIN
Le logiciel « Phototropisme : une approche historique », écrit en HTML5, est utilisable sur tous les supports.
Il permet de simuler la réalisation d’expériences réalisées aux XIXème et XXème siècle par différents scientifiques en respectant la chronologie des découvertes liées au coléoptile.
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PLACE DANS LE PROGRAMME |
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| Niveau concerné | Terminale, spécialité SVT |
| Place dans le programme | De la plante sauvage à la plante domestiquée / Organisation fonctionnelle des plantes à fleurs
Connaissances : “Le développement d’une plante associe croissance et développement d’organes à partir de méristèmes.Ce développement conduit à une organisation modulaire en phytomères, contrôlée par des hormones végétales et influencée par les conditions de milieu.” Capacités attitudes : “Étudier et/ou réaliser les expériences historiques sur l’action de l’auxine dans la croissance racinaire ou caulinaire.” |
| Mots-clés | auxine, croissance, élongation, phototropisme |
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OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES (PROPOSITIONS) |
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| Notions fondamentales mobilisées | Multiplication et élongation, organogenèse |
| Compétences travaillées | Concevoir , créer, réaliser (Concevoir et mettre en œuvre des stratégies de résolution, Concevoir et mettre en œuvre un protocole, Interpréter des résultats et en tirer des conclusions).
Pratiquer des démarches scientifiques (Observer, questionner, formuler une hypothèse, en déduire ses conséquences testables ou vérifiables, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser, argumenter). Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre ( travailler en équipe, collaborer). Utiliser des outils numériques (Utiliser des logiciels |
- Remarque sur l’utilisation de l’application :
Il est souhaitable d’utiliser l’application « Phototropisme , une approche historique » dans le cadre d’une pédagogie par ateliers. En effet, dans le contexte de la découverte du contrôle du développement d’une plante, les élèves réalisent souvent des manipulations pour mettre en évidence le rôle de l’apex sur la croissance du coléoptile, l’action de l’auxine, etc. Le logiciel, qui ne substitue pas au réel, permet dans le cadre d’une telle séance d’aborder une expérience historique en menant une démarche de raisonnement. Il est également envisageable de proposer l’utilisation de l’application dans l’optique d’une différenciation pédagogique voire en remédiation.
1.Description de l’application
L’application s’ouvre sur les expériences de Darwin réalisées en 1880 sur des coléoptiles de graminées.
Cinq coléoptiles (dont un témoin) sont représentés ainsi que 4 objets mobiles à l’aide de la souris (un cache transparent, un cache opaque, une gaine opaque et une paire de ciseaux).
L’obscurité, au début de l’expérience, est symbolisée par la présence d’un croissant de lune. Un bouton permet d’éclairer l’expérience à l’aide d’une lampe située à gauche de l’écran.
L’application indique par le symbole « ok » le bon positionnement des caches. Un bouton permettant d’actionner les ciseaux apparait lorsque ceux-ci sont en place. Ils coupent l’apex du coléoptile. La gaine opaque, placée sur le végétal, glisse automatiquement jusqu’à sa base.
L’application est programmée afin qu’une seule manipulation soit réalisable sur un coléoptile. Un bouton « Résultat » permet d’observer le déroulement accéléré de l’expérience, réalisée sur une durée de 6 heures.
Le bas de l’écran du logiciel comporte également 3 liens qui permettent de naviguer entre les expériences proposées (Darwin : 1880, Boysen-Jensen : 1913 et Went : 1936).
Interprétation des expériences de Darwin :
Pour ses expériences, Darwin utilise une graminée appelée l’alpiste.
En éclairant latéralement les jeunes plants, Darwin remarque que la courbure, et donc la croissance, est orientée vers la lumière.
Il remarque ensuite que cette courbure de la plante est inhibée si le coléoptile est coupé ou recouvert d’un cache opaque. Le coléoptile joue donc un rôle dans la croissance de la plante vers la lumière.
La présence d’une gaine opaque sur la partie base de la plante ne modifie pas le résultat : celle-ci n’est donc pas impliquée dans le déclenchement du mouvement étudié. Le site qui capte le stimulus déclencheur, ici le coléoptile soumis à la lumière, est distinct du site qui réagit, ici la partie inférieure de la plante, qui se courbe. Le coléoptile a donc un phototropisme positif.
2. Expériences de Boysen-Jensen réalisées en 1913 (page 2 du logiciel)
Cinq coléoptiles sont également représentés. L’expérience démarre à l’obscurité. Une lumière latérale venant de la gauche est commandée par la présence d’un bouton. La souris permet de déplacer un bloc de gélose défini dans la consigne comme étant «perméable et hydrophile », une lamelle de mica définie comme étant « imperméable ». Ces objets peuvent être insérés à la base de l’apex du coléoptile. La coupure nécessaire à la mise en place de ces objets est implicite.
Deux demi-lamelles de mica sont également manipulables : elles s’insèrent dans une moitié gauche ou droite sous le coléoptile. Un bouton « Résultat » permet ici aussi d’observer le déroulement accéléré de l’expérience, réalisée sur une durée de 6 heures.
Interprétation des expériences de Boysen-Jensen:
Les expériences de Boysen-Jensen montrent que le coléoptile exerce son influence sur la partie basse de la plante à travers une substance gélatineuse et hydrophile : la gélose. La communication entre le coléoptile et la tige implique donc une substance hydrosoluble qui migre vers la partie basse de la plante.
Cette communication est interrompue lorsqu’une lamelle de mica, imperméable aux molécules, est insérée à la base du coléoptile. De plus, l’insertion d’une demi-lamelle du côté éclairé provoque une courbure vers la lumière alors que l’insertion d’une demi-lamelle du côté opposé à la lumière ne provoque pas de courbure. La substance hydrosoluble circule donc du coléoptile vers le bas de la plante en empruntant le côté opposé à la lumière stimulant la croissance des cellules végétales ayant reçu la substance hydrosoluble.
3. Expériences de Went réalisée en 1926 (page 3 du logiciel)
Sept coléoptiles sont présents et 6 ont subi une section de l’apex.
Trois blocs de gélose sont représentés : le premier est vierge, le deuxième est au contact d’un apex, le troisième est au contact de 2 apex. Deux demi-blocs sont au contact d’un seul apex.
Tous ces blocs sont mobiles à l’aide la souris et peuvent être déposés sur les coléoptiles sectionnés. Les 2 demi-blocs peuvent être déposés sur la partie gauche ou droite du coléoptile sectionné.
L’application est programmée pour que chaque coléoptile ne puisse recevoir qu’un seul bloc de gélose. La consigne indique que la totalité de l’expérience est réalisée à l’obscurité. Ici aussi, un bouton « Résultat » permet d’observer le déroulement accéléré de l’expérience, réalisée sur une durée de 6 heures.
Interprétation des expériences de Went:
L’expérience de Went consiste à placer un ou deux coléoptiles sur un bloc de gélose, lesquels seront ensuite déposés sur les plantes sans coléoptile, le tout à l’obscurité.
On remarque que l’augmentation de la concentration en substance hydrosoluble (avec deux coléoptiles sur un bloc) augmente la croissance de la plante. On remarque aussi qu’un bloc de gélose placé d’un seul côté de la plante provoque sa croissance vers le côte opposé. Nous pouvons conclure que la substance hydrosoluble produite par le coléoptile migre vers la face non éclairée du coléoptile, provoquant une courbure de la tige vers la source lumineuse.
Le phototropisme de la plante a donc pour origine une croissance différentielle des deux parties de la tige induite par une répartition hétérogène de la substance hydrophile.
Lien vers l’application
L’application s’utilise en ligne, librement, sur le site de l’auteur :
