L inspecteur Écolo mène l enquête!

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1 L inspecteur Écolo mène l enquête! Le carnet d enquête une visite proactive de l exposition MicroZoo Guide des enseignants du 1 er cycle du secondaire 531, boul. des Prairies Téléphone : (450) Laval (Québec) H7V 1B7 Télécopieur : (450) musee-afrappier@iaf.inrs.ca

2 L inspecteur Écolo mène l enquête! Présentation, mise en situation, questionnaire et corrigé du carnet d enquête L ajout de l activité complémentaire Carnet d enquête à la visite de l exposition MicroZoo permet à l élève de jouer un rôle actif. Cette activité a été conçue spécialement pour les élèves du premier cycle du secondaire qui rechercheront dans l exposition des indices leur permettant de résoudre une énigme à teneur «microbiologique». Vous trouverez aux pages suivantes les questions et les réponses du carnet L inspecteur Écolo mène l enquête!, l information sur l endroit où se trouvent les réponses dans l exposition ainsi que la solution de l énigme. Activité de préparation Il est fortement recommandé de lire ou de faire lire la mise en situation aux étudiants qui visiteront le Musée avant leur venue au Musée. À la dernière page de ce document se trouve la mise en situation que vous pourrez photocopier pour vos élèves si vous le désirez. Chacun des étudiants peut aussi formuler son hypothèse à ce moment. Les étudiants retrouveront cette mise en situation et un espace pour écrire leur hypothèse dans le carnet d enquête qui leur sera distribué lors de la visite au Musée. Il est important de mentionner aux étudiants de rapporter en classe le carnet d enquête qui leur sera distribué lors de la visite au Musée. Ce carnet leur permettra de résoudre l énigme. Voici un tableau résumant les étapes à suivre avant, pendant et après la visite de l exposition MicroZoo. Ce sont en fait les étapes de la démarche scientifique qui sont appliquées à l activité complémentaire du carnet d enquête L Inspecteur Écolo mène l enquête!. Étapes de la démarche scientifique Observation ou mise en situation Problème ou interrogation Formulation d une hypothèse Expérimentation ou collecte de données Traitements des données ou des résultats obtenus Conclusion Lieu de réalisation de l étape dans le cadre de l activité complémentaire du carnet d enquête Préparation en classe Préparation en classe et lors de la visite au Musée Lors de la visite au Musée Lors du retour en classe Mise en situation Drame à l Institut: Dre Alvir Champrobacter a disparu! Dre Alvir Champrobacter, éminente microbiologiste de l Institut, a été mandatée pour étudier les sols contaminés du village d El Suelo. Ces terrains ont longtemps servi à faire paître des moutons. Cependant, depuis environ 30 ans, on les utilise comme dépotoir pour différents produits chimiques polluants. Alvir Champrobacter doit donc évaluer le degré des contaminations chimique ET biologique. Elle a prélevé plusieurs échantillons de sol et projette de les analyser dans son laboratoire. Lorsqu elle a voulu nettoyer ses instruments avant de partir, elle a bêtement éraflé sa main sur le métal souillé de terre. N ayant ni eau ni savon à sa disposition, elle a simplement nettoyé sa main avec une serviette humide. Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 2

3 Malgré cette précaution, la journée où elle est rentrée de l aéroport, elle a confié à son ami Michel qu elle avait mal à la tête et qu elle faisait de la fièvre depuis le matin. Après l avoir vaguement salué du revers de la main, elle a quitté le laboratoire en début de soirée. Bizarrement, Michel a remarqué qu Alvir avait une trace noire sur la main, comme si elle était sale. Depuis ce jour, elle est absente du laboratoire pour maladie. À toi de jouer inspecteur Écolo! Une bonne connaissance des microorganismes peut te permettre de résoudre l énigme entourant la maladie de Dre Champrobacter. Avec ton carnet d enquête, parcours l exposition MicroZoo et ne néglige aucun indice Hypothèse Selon toi, qu est-il arrivé à la Dre Champrobacter? Inscris ici une hypothèse qui te semble plausible. L hypothèse émise sera par la suite confirmée ou infirmée grâce aux informations recueillies au cours de l enquête. Questions au rez-de-chaussée 1.1 : Pour savoir combien il y a de micro-organismes dans un échantillon de terre, Dre Champrobacter analyse une cuillère à thé de sol (environ 10 g). Q : Peux-tu dire combien de micro-organismes elle trouvera? R : Des milliards. 1.2 : Peu habituée à la chaleur équatoriale, Alvir Champrobacter a bu beaucoup d eau pour se désaltérer. L eau de la rivière doit être filtrée et décontaminée avant d être bue. Q : Pourquoi dont-on traiter l eau de la rivière avant de la boire? R : Pour s assurer d éliminer le peu de micro-organismes pathogènes qu il pourrait y avoir. 1.3 : Le microbiote normal de notre peau (les micro-organismes qui se nourrissent de nos sécrétions) est inoffensif et est même nécessaire pour prévenir l infection par des micro-organismes pathogènes. Q : Qu est-ce qui empêche ces micro-organismes de percer notre première ligne de défense, la peau? a) Des vêtements propres b) L utilisation d un savon spécialisé c) Les caractéristiques de la peau : sécheresse, ph bas, présence d enzymes R : c 1.4 : Dans l étude d un terrain contaminé, Dre Champrobacter doit toujours en retracer l histoire. Au café du village d El Suelo, plusieurs personnes lui ont raconté que les bergers qui tondaient les moutons mourraient d une maladie étrange qu ils ont surnommée la tueuse noire. Les villageois pensaient que la laine était ensorcelée. Dre Champrobacter soupçonne plutôt la maladie du charbon, aussi appelée anthrax. La bactérie Bacillus anthracis est responsable de l anthrax, qui a causé de nombreux décès dans l histoire. Q : Quels sont les symptômes de la maladie du charbon? R : Maux de tête, fièvre, nausées, vomissements. 1.5 : Même contexte. Q : Pendant combien de temps un sol contaminé par Bacillus anthracis reste-t-il infectieux (capable de causer une infection)? R : Pendant des décennies. 1.6 : Avant de partir en voyage, Dre Champrobacter a reçu un vaccin de rappel contre le tétanos, une maladie causée par la bactérie Clostridium tetani, normalement présente dans les sols. Q : Comment cette bactérie infecte-t-elle l humain? a) Elle entre par une blessure b) En mangeant des aliments contaminés c) C est une maladie contagieuse R : a Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 3

4 Questions à l étage 2.1 : Le travail sur le terrain oblige parfois à manger rapidement. Les boîtes de conserve sont alors des repas idéaux. Q : Connais-tu le nom d une maladie que l on peut attraper en mangeant des aliments en conserve mal préparés? a) La maladie du hamburger b) Le botulisme c) La maladie de la vache folle R : b 2.2 : Un des mets favoris des villageois d El Suelo est le fromage, ou plutôt, le lait caillé qu ils obtiennent en mettant du lait dans des estomacs de veau. Dre Champrobacter a mangé de ce fromage 2 jours avant son départ. Q : Peux-tu nommer l enzyme, présente dans les estomacs, qui agit sur le lait et le fait cailler? R : La présure. 2.3 : Le lendemain de son arrivée à Montréal, son éraflure à la main étant de plus en plus douloureuse et noire, Dre Champrobacter décide de se rendre à l hôpital. Elle fait de la fièvre et a des nausées. On lui administre de la pénicilline, un antibiotique. Q : À quoi sert la pénicilline? Qui l a découverte? R : La pénicilline aide le corps à se défendre contre les infections bactériennes en tuant les bactéries responsables de ces infections. Elle a été découverte par Alexander Fleming. 2.4 : Afin de vérifier si la contamination chimique a atteint la rivière, Dre Champrobacter prélève aussi des échantillons d eau pour les faire analyser. Q : Pour rendre l eau potable, il est possible de lui faire traverser un filtre de charbon colonisé par des bactéries et des protozoaires. Que font ces micro-organismes dans ce filtre? R : Les micro-organismes se nourrissent des déchets organiques présents dans l eau (panneau du traitement biologique de l eau potable). 2.5 : L ADN, molécule à la base de la vie, du micro-organisme à l humain, est le livre d instruction qui indique à l organisme comment le fabriquer et le faire fonctionner. Q : Que veulent dire les lettres ADN? R : Acide désoxyribonucléique 2.6 : Dre Champrobacter travaille à un protocole pour manipuler le code génétique d une bactérie afin que celle-ci soit capable de dégrader les composés polluant le sol d El Suelo. Q : Comment se nomme cette nouvelle science qui implique la manipulation du code génétique? R : Le génie génétique Conclusion À la lumière de l enquête que tu viens de mener, quelle est la conclusion à laquelle tu arrives à propos de l état de santé de la docteure Champrobacter et pourquoi? Avais-tu élaboré la bonne hypothèse de départ? De retour en classe, compare tes réponses et tes conclusions avec celles de tes collègues du bureau d enquêtes! À la prochaine, inspecteur Écolo! Activité de prolongement ou de retour en classe De retour en classe, la mise en commun des indices trouvés par les élèves devrait permettre de résoudre l énigme. Pour faire votre retour en classe, nous vous suggérons les étapes suivantes : 1) inscrire au tableau les hypothèses de départ des élèves, 2) demander aux élèves de réfuter les hypothèses improbables en leur demandant de fournir les indices ou les preuves qui leur permettent d éliminer ces hypothèses (ils trouveront les indices et les preuves dans les réponses du carnet d enquête), 3) diriger un échange d information et d indices, Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 4

5 4) demander aux étudiants s ils peuvent formuler d autres hypothèses selon les indices qu ils ont découverts lors de la visite et lors de l échange d information, 5) l enseignant réfute les autres hypothèses improbables et suggère l hypothèse probable si elle n a pas encore été mentionnée, 6) l enseignant guide les élèves pour qu ils arrivent à trouver la solution. Solution La Dre Champrobacter a contracté le bacille du charbon ou anthrax (Bacillus anthracis). Les symptômes qu elle présente correspondent à ceux observés dans les cas d infection au bacille du charbon. Parce qu il a la possibilité de former des spores, le bacille du charbon peut rester présent et infectieux pendant de longues années dans des sols contaminés. La contamination des sols d El Suelo est probablement attribuable à la présence sur le terrain de moutons eux-mêmes contaminés par le bacille. Les hypothèses du tétanos et du botulisme peuvent être éliminées parce que les symptômes ne sont pas les mêmes et parce que, dans le cas du tétanos, la Dre Champrobacter a été vaccinée. Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 5

6 L inspecteur Écolo mène l enquête! Mise en situation Drame à l Institut: Dre Alvir Champrobacter a disparu! Dre Alvir Champrobacter, éminente microbiologiste de l Institut, a été mandatée pour étudier les sols contaminés du village d El Suelo. Ces terrains ont longtemps servi à faire paître des moutons. Cependant, depuis environ 30 ans, on les utilise comme dépotoir pour différents produits chimiques polluants. Alvir Champrobacter doit donc évaluer le degré des contaminations chimique ET biologique. Elle a prélevé plusieurs échantillons de sol et projette de les analyser dans son laboratoire. Lorsqu elle a voulu nettoyer ses instruments avant de partir, elle a bêtement éraflé sa main sur le métal souillé de terre. N ayant ni eau ni savon à sa disposition, elle a simplement nettoyé sa main avec une serviette humide. Malgré cette précaution, la journée où elle est rentrée de l aéroport, elle a confié à son ami Michel qu elle avait mal à la tête et qu elle faisait de la fièvre depuis le matin. Après l avoir vaguement salué du revers de la main, elle a quitté le laboratoire en début de soirée. Bizarrement, Michel a remarqué qu Alvir avait une trace noire sur la main, comme si elle était sale. Depuis ce jour, elle est absente du laboratoire pour maladie. À toi de jouer inspecteur Écolo! Une bonne connaissance des micro-organismes peut te permettre de résoudre l énigme entourant la maladie de Dre Champrobacter. Selon toi, qu est-il arrivé à la Dre Champrobacter? Formule une hypothèse Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences