Mode opératoire

 

1. Matériel

1. Le clinostat

voir photo et figure 2

Figure 2: Le clinostat

 

Le clinostat est constitué de la roue avant d'un vélo mise en mouvement par deux moteurs de lave-glace. Le cadre du vélo sert de support vertical. Les moteurs sont reliés à un générateur par l'intermédiaire d'un transformateur. Un voltmètre est branché dans le circuit pour mesurer la tension du courant.

Le moteur 1 (voir figure) agit sur la roue par l'intermédiaire de la propulsion à chaîne du vélo (démontée de la roue arrière), qui fait tourner la tige du guidon ainsi que la roue.

Le moteur 2, fixé à la fourche, fait tourner un cylindre en caoutchouc qui frotte contre le pneu de la roue. Ainsi, celle-ci tourne autour du moyeu.

Les plantes sont placées dans de l'ouate emballée dans un morceau de bas en nylon et fixées aux rayons de la roue.

La rotation de la roue provoquée par le moteur 1 est lente et ne sert qu'à rendre la gravitation terrestre négligeable. Les plantes sont constamment renversées, et ne peuvent plus s'orienter par rapport au sol.

Le moteur 2 provoque une rotation plus rapide. Par cette rotation, une force centrifuge est exercée sur les plantes, simulant une nouvelle force gravitationnelle.

 

données concernant le clinostat:

Rayon total de la roue: 33 cm

Rayon de la roue à partir du centre jusqu'aux plantes: 31 cm

Circonférence de la roue: 195 cm

En faisant varier la tension du courant, on peut faire varier la vitesse de rotation de la roue.

Pour la première partie de l'étude, la vitesse fut la suivante:

Vitesse de la roue autour de la tige du guidon:

5 tours en 55 secondes

soit 975cm en 55 secondes

soit 0,177 m/s

Cette vitesse ne comptera plus par la suite.

Vitesse de la roue autour du moyeu:

10 tours en 17,47 secondes

soit 1950 cm en 17,47 secondes

soit 1,112 m/s

Cette vitesse est celle qui sera prise en compte par la suite.

Accélération subie par les plantes: a = v2/R = 4,02 m/s2

= 0,41 G

La force gravitationnelle subie par les plantes se calcule d'après la formule F=m*g, où m est la masse (pour une plante emballée dans l'ouate: 10 grammes) et g est l'accélération.

Pour la deuxième partie de l'étude, j'ai fait varier l'accélération subie par les plantes en changeant la vitesse de la roue.

N.B.: Sur Terre, les plantes poussent avec la tige dirigée vers le haut et les racines dirigées vers le sol. Les racines sont attirées par la force gravitationnelle vers le centre de la Terre. Si, sur le clinostat, les plantes ressentent la force centrifuge de la même manière qu'elles ressentent la gravité terrestre, elles doivent se pousser avec la tige dirigée vers le centre de la roue et avec les racines dirigées vers l'extérieur de la roue. Les racines sont attirées par la force centrifuge (litt. qui fuit le centre) vers l'extérieur de la roue.

 

2.Les plantes

Les plantes sont emballées dans de l'ouate et enveloppées dans un morceau de bas en nylon. Les extrémités du bas en nylon sont accrochées avec un élastique aux rayons de la roue.

Les plantes utilisées pour la première partie de l'étude sont des graines de tournesol (Helianthus annuus).

Les plantes utilisées pour la deuxième partie de l'étude sont des plantes de tournesol (Helianthus annuus), ainsi que, pour la comparaison, des plantes de soja vert (Vigna mungo), de pois chiche (Cicer arietinum), de pois (Pisum sativum), de cresson alénois (Lepidium officinale), de haricot (Phaseolus vulgaris), et de potiron (Cucurbita maxima). Les plantes utilisées dans cette partie de l'étude ont 12 jours lorsqu'elles sont placées sur le clinostat.

Autre matériel nécessaire pour l'étude: une cuve en plastique dans laquelle les plantes témoins sont placées, un thermomètre, un chronomètre (pour régler la vitesse de la roue), de l'eau pour arroser les plantes.

Figure 3: Les plantes emballées dans l'ouate

 

2. Manipulations

Dans la première partie de l'étude, intitulée étude 1, j'ai étudié la germination de graines de tournesol sous l'effet du microgravitropisme.

Dans la deuxième partie de l'étude, intitulée étude 2, j'ai étudié la réaction de plantes de tournesol âgées de 12 jours face à une faible gravité. En guise de comparaison, j'ai également étudié la réaction de plantes de six autres plantes de même âge face à une faible gravité. En particulier, j'ai essayé de trouver la gravité minimale ressentie de façon " normale " par les plantes, et j'ai observé le comportement des plantes face à une gravité supérieure à celle-ci et face à une gravité inférieure à celle-ci.

1.Etude 1

L'étude 1 a d'abord été faite avec une série constituée de 10 graines de tournesol placées sur le clinostat et de 10 graines témoin, également de tournesol. Les graines ont trempé une nuit dans l'eau. Ensuite, elles ont été emballées dans de l'ouate et accrochées à la roue, à 2 cm du pneu.

Le clinostat a tourné constamment à une vitesse de 10 tours en 17,47 secondes. L'accélération ressentie par les plantes était donc de 4,02 m/s2. La température ambiante était de 21°C et il faisait noir dans la salle pour éviter l'influence du phototropisme (inclinaison de la plante vers la lumière).

Les plantes témoins ont été placées dans une cuve en plastique à côté du clinostat.

Les plantes ont dû être arrosées très souvent parce que l'ouate séchait vite.

Pour simplifier l'étude, j'ai inscrit un numéro sur chaque bas. Chaque jour, les plantes ont été détachées brièvement du clinostat pour être mesurées.

Les plantes de cette première série sont resté 15 jours sur le clinostat (respectivement dans la cuve). Etant donné que les plantes n'ont pratiquement pas poussé (voir 3. Résultats), j'ai réessayé l'étude 1 avec d'autres séries de plantes de tournesol qui avaient poussé pendant quelques jours dans des conditions normales (donc pas sur le clinostat) avant d'être placées sur le clinostat. Les plantes de la deuxième série avaient poussé 7 jours dans des conditions normales, les plantes de la troisième série 6 jours, et celles de la quatrième série 4 jours. Pour mieux pouvoir comparer les résultats, j'ai toujours choisi des plantes témoin de taille initiale identique à celle des plantes placées sur le clinostat.

La durée de l'étude a pu être plus courte pour les séries 2, 3, et 4, parce que les plantes de ces séries ont réagi plus rapidement.

2. Etude 2

Pour l'étude 2, toutes les plantes ont poussé pendant 12 jours dans les conditions normales. Elles ont ensuite été emballées dans de l'ouate, l'hypocotyle traversant le bas en nylon. Les plantes ont été orientées avec l'hypocotyle perpendiculaire vers le haut par rapport aux rayons de la roue.

Pour une vitesse donnée, l'étude a duré

-soit jusqu'à ce que les plantes soient orientées parallèlement aux rayons, avec les hypocotyles dirigés vers le centre de la roue et les racines dirigées vers l'extérieur de la roue (signe qu'elles ressentent la force centrifuge de la même manière qu'elles ressentent normalement le force gravitationnelle),

-soit jusqu'à ce qu'elles soient abîmées,

-soit jusqu'à ce qu'elle se comportent d'une certaine manière, indéfinie au début de l'étude, et définie par après comme caractéristique pour la réaction microgravitropique de la plante.

Si une sorte de plantes n'a pas supporté une certaine force gravitationnelle, de nouvelles plantes de cette sorte ont été soumises à une force gravitationnelle supérieure, jusqu'à ce que, finalement, elles s'orientent parallèlement à la roue, avec les hypocotyles dirigés vers le centre de la roue.

 

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