TP n 10 2 ème partie Des stratégies de défenses chez les plantes En relation avec la contrainte d une vie fixée et donc l impossibilité de mouvement, les plantes à fleurs ont développé des mécanismes de défense contre les agressions du milieu. La lutte contre les organismes prédateurs ou pathogènes se fait par des défenses morphoanatomiques ou chimiques. Stratégie 1 : des mécanismes de défenses anatomiques Mise en situation et recherche à mener Un animal domestique présente des irritations dans la bouche après avoir mangé des plantes de son environnement. Le vétérinaire explique que l ingestion des feuilles ou des tiges de certaines plantes déclenche une irritation douloureuse de la bouche et de la gorge. Or aucun des végétaux présents dans l environnement de l animal ne montre de structures irritantes visibles. Cependant deux d entre eux portent des traces de broutage. On cherche à identifier lequel des végétaux de l environnement de l animal est à l origine de ces irritations. Ressources Les végétaux présents dans l environnement de l animal sont le pissenlit, la misère et le géranium. Les raphides sont des cristaux d oxalate de calcium présentant des formes variées mais le plus souvent en aiguille. On les trouve dans de nombreuses espèces. Par leur forme, elles perforent les cellules ce qui permet la pénétration de molécules irritantes en quantité non négligeable. Il s ensuit des démangeaisons, des brûlures et des réactions inflammatoires. Raphides observés au microscope polarisant en LPA (x 600) Thème 1-A-5 Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale 10 minutes) Proposer une stratégie de résolution réaliste, permettant d identifier lequel des végétaux de l environnement de l animal est à l origine de ces irritations en observant des tissus. Appeler l examinateur pour vérifier votre proposition. Votre proposition peut s appuyer sur un document écrit et/ou être faite à l oral. Etape 2 : Utiliser des techniques et gérer le poste de travail Mettre en œuvre le protocole d observation microscopique pour identifier lequel des végétaux de l environnement de l animal est à l origine de ces irritations. Critères de réussite : Réalisation de préparation microscopique pertinente Qualité de la mise en évidence des systèmes de défenses. Appeler l examinateur pour vérifier vos résultats. Etape 3 : Exploiter les résultats Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème. Etape 4 : Appliquer une démarche explicative Exploiter les résultats pour identifier lequel des végétaux de l environnement de l animal est à l origine de ces irritations
Matériel Espèces végétales de l environnement de l animal Ciseaux fins, scalpel, lame de rasoir, pinces fines Lames, lamelles, papier filtre, eau distillée Microscope polarisant Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Afin d identifier lequel des végétaux est à l origine de ces irritations : - Placer un fragment de feuille sur une lame de microscope dans une goutte d'eau. - Avec une aiguille lancéolée, gratter délicatement la surface de la feuille afin de ne conserver qu un fragment de l'épiderme transparent et non le tissu chlorophyllien qui gêne l observation. - Recouvrir l'échantillon d'une lamelle. - Observer l'échantillon au microscope polarisant en lumière polarisée. - Refaire les mêmes étapes avec les autres échantillons de végétal consommés par les herbivores. Précautions de la manipulation - Faire attention de ne conserver que l'épiderme transparent et non le tissu chlorophyllien qui gêne l'observation. - Vérifier avant tout observation que le système de polarisation est bien au maximum de l'extinction. - De nombreuses feuilles présentent quelques poils absorbants permettant à la plante de lutter contre la dessiccation. Attention de ne pas les confondre avec des poils urticants. Appeler l examinateur à la fin de la manipulation pour vérification et obtenir éventuellement des résultats.
Stratégie 2 : des mécanismes de défenses chimiques Mise en situation et recherche à mener Certains végétaux ont développé des mécanismes de défense en émettant des substances toxiques contre certains micro-organismes pathogènes. On a remarqué que le thym est particulièrement efficace contre la prolifération de ces derniers. On cherche à déterminer si l essence aromatique produite par le thym participe à la lutte contre la prolifération des micro-organismes. Ressources Document : essence aromatique produite par le thym Matériel disponible : Le thym est une plante qui possède des glandes au niveau des feuilles capables de produire une essence aromatique. - tout micro-organisme - toute donnée relative au thym : organisme entier, organe, tissu, cellule ou molécule. Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes) Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de déterminer si l essence aromatique produite par le thym participe à la lutte contre la prolifération de micro-organismes. Appeler l examinateur pour présenter oralement votre proposition et obtenir la suite du sujet. Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole de mise en culture de champignons unicellulaires en présence ou en absence d essence aromatique de thym afin de déterminer si celle-ci est un facteur qui participe à la lutte contre la prolifération des micro-organismes. Appeler l examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide. Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats pour déterminer si l essence aromatique produite par le thym participe à la lutte contre la prolifération des micro-organismes.
Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Ressource supplémentaire On peut mettre en culture des micro-organismes dans un laboratoire et étudier leurs conditions de multiplication. Pour cela, on utilise des boîtes de Pétri qui contiennent un milieu gélosé riche en éléments nutritifs permettant la multiplication de ces micro-organismes. Cette mise en culture est réalisée en zone stérile afin de ne pas contaminer la boite de Pétri avec d autres micro-organismes présents dans l environnement de la manipulation. Matériel : Afin de déterminer si l'essence aromatique produite par le thym participe à la lutte contre la prolifération des micro-organismes - une boite de Pétri - un erlenmeyer - pipette stérile, étaleur stérile, disques stériles - pipette et propipette - un tube contenant la suspension de levures - un flacon contenant un filtrat de feuilles de thym préalablement infusées dans de l eau - un flacon de milieu nutritif liquide - bec électrique - eau de Javel diluée, savon, papier absorbant, poubelle de table, plaque froide, marqueur - Agar-agar et sa spatule - Pince en bois, pince stérile et cure dent - eau distillée - balance et son verre de montre Le matériel contaminé par des microorganismes présente un risque pour l environnement. - Dissoudre 0.2g d agar dans 14 ml d eau distillée. - Compléter avec ml de milieu nutritif pour levures. - Chauffer le mélange jusqu à apparition de l ébullition et que la solution devienne limpide - La verser dans la boîte. Laisser refroidir sur une plaque froide. - Avec la pipette stérile, déposer deux gouttes de suspension sur la gélose refroidie. - Avec l étaleur, la répartir sur toute la surface. - Avec une pince stérile, imbiber un disque stérile d eau distillée et le déposer sur la gélose. - Renouveler l opération avec un disque stérile imbibé d infusion de thym. Appeler l examinateur pour vérifier le résultat et obtenir la boîte préparée dans les mêmes conditions, il y a 4 jours. Précautions de manipulation : Schéma représentant la zone de stérilité autour du bec électrique - Toutes les manipulations réalisées se feront dans la zone de stérilité autour du bec électrique centré sur la paillasse. Veiller à placer tout le matériel nécessaire dans cette zone. - S attacher les cheveux si nécessaire, se laver les mains avec du savon et nettoyer la paillasse avec de l eau de javel diluée.. - Agiter toutes les suspensions avant de les utiliser. - Repérer le positionnement des disques dans la boîte.
Pour le préparateur Matériel par poste : - une boite de Pétri - un erlenmeyer - pipette stérile, étaleur stérile, disques stériles - marqueur - pipette et propipette - un tube contenant la suspension de levures - un flacon contenant un filtrat de feuilles de thym préalablement infusées dans de l eau (possibilité de rajouter quelques gouttes d huile essentielle de thym) - un flacon de milieu nutritif liquide - bec électrique (possibilité d utiliser un bec bunsen et une plaque chauffante selon le matériel de l établissement : il faut modifier alors la fiche protocole-candidat en fonction) - eau de Javel diluée, savon, papier absorbant, poubelle de table, plaque froide - Agar-agar et sa spatule - Pince en bois, pince stérile et cure dent - eau distillée - balance et son verre de montre - si disponible, dispositif d acquisition et de traitement d image et sa fiche technique A prévoir : Préparer une suspension de levures : préparer une suspension de levures de boulanger à 0.01 g.l -1 avec de l eau distillée stérile. Cette suspension de levures pourra être fournie au candidat dans un tube Eppendorf. La préparation de cette suspension doit être faîte le plus tardivement possible car les cellules s altèrent rapidement dans l eau distillée.