Le Blob et la démarche scientifique

En 1992, 1 700 scientifiques ont signé un premier appel*, nous invitant à prendre conscience de l'impact des activités humaines sur le climat mondial et l'écosystème. En 2017, 25 ans plus tard, un deuxième appel* est signé par plus de 15 000 scientifiques. Le mouvement n'a cessé de prendre de l'ampleur, puisque en 2019, plus de 21 000 scientifiques ont approuvé ce deuxième appel.

Aujourd’hui, des preuves fondées sur des observations et des projections théoriques s'accumulent et montrent que l’ensemble de la biosphère est affecté par les changements climatiques (références n° 1-4). Tous les êtres vivants étant connectés les uns aux autres par le biais d'interactions écologiques, le déclin d’une seule espèce va perturber de nombreuses interactions et par effet boule de neige aura des conséquences considérables sur l'ensemble des écosystèmes.

Au sein de la biosphère, les communautés microbiennes remplissent des fonctions vitales pour l'écosystème. Dans les forêts par exemple, les micro-organismes jouent un rôle clé dans la décomposition de la matière organique et la minéralisation des sols. Le monde microbien soutient ainsi la croissance des plantes et par extension celle de toute la biosphère. Bien que les micro-organismes jouent un rôle crucial dans la biosphère, ils font rarement l'objet d'études sur le changement climatique et ne sont jamais pris en compte dans l'élaboration des politiques de protection de l’environnement (référence n°5) .

Au sein de ces communautés microbiennes, on retrouve les Myxomycètes. Les Myxomycètes sont des organismes qui vivent sur des débris organiques : feuilles mortes ou bois en décomposition. La santé et la résilience des forêts dépendent en partie des Myxomycètes, qui jouent un rôle essentiel dans le cycle du carbone. En effet, lors de leur phase de croissance, aussi appelée phase végétative, ils forment une masse gélatineuse mobile (le plasmode), qui se nourrit de matière organique : bactéries et champignons.

Afin d’examiner les réponses des Myxomycètes à des changements climatiques simulés, vous allez élever deux espèces de Myxomycètes (Physarum polycephalum et Badhamia utricularis) sous différents régimes de température et mesurer leur croissance et leur comportement.
Ce projet aura plusieurs objectifs : vous présenter la démarche scientifique, vous sensibiliser au réchauffement climatique et vous faire apprécier un membre unique de notre écosystème : le blob.

Références* :
1. Barnosky et al. (2011) Has the earth's sixth mass exctinction already arrived ? Nature 471, 51–57 (2011).
2. Crist et al. (2017) The interaction of human population, food production, and biodiversity protection. Science 356, 260–264.
3. Johnson et al. (2017) Biodiversity losses and conservation responses in the Anthropocene. Science 356, 270–275.
4. Pecl et al. (2017) Biodiversity redistribution under climate change: Impacts on ecosystems and human well-being. Science 355, eaai921.
5. Cavicchioli et al. (2019) Scientists’ warning to humanity: microorganisms and climate change. Nature Reviews Microbiology, 17, 569-586.

* documents en anglais

Un projet de recherche commence en général avec une observation. Par exemple, “on observe moins de blobs en forêt depuis quelques années”. Suite à une observation, on pose alors une question : “Qu’est ce qui est responsable de la disparition des blobs ? ”. Afin de répondre à cette question, on émet une hypothèse. Une hypothèse est une réponse plausible à la question basée sur des lectures d’articles scientifiques ou des observations. Notre hypothèse ici est : le blob est affecté par le réchauffement climatique. Afin de valider ou d'invalider notre hypothèse, on planifie une expérience qui nous permettra de tester notre hypothèse. Pour cela, on rédige un protocole expérimental. Le protocole expérimental compile les étapes à suivre et le matériel nécessaire pour réaliser l’expérience, un peu comme une recette de cuisine. Dans notre expérience, le blob sera soumis à des changements de température pendant 5 à 10 jours et on mesurera quotidiennement sa croissance et sa capacité à explorer un nouveau territoire (comportement d’exploration). Lorsqu’on teste une hypothèse, il est important de modifier un seul paramètre : la température. Tous les autres paramètres (ex : éclairage, nourriture, substrat) susceptibles d’affecter le blob doivent rester constants. A la suite des expériences, on collecte les données, on les interprète et on tire des conclusions. Si l'hypothèse est vérifiée, on pourra faire d'autres expériences pour la confirmer ou la préciser. Par exemple, si nous parvenons à démontrer que les changements de température influencent la croissance du blob, on pourra ensuite essayer de comprendre si cela affecte aussi sa capacité à se reproduire. Si l'hypothèse est réfutée, on devra alors formuler une nouvelle hypothèse. Celle-ci pourrait être par exemple que la disparition des blobs est due à la pollution. La méthode expérimentale est un processus itératif : le résultat d'une expérience devient une base sur laquelle on s'appuie pour poser une nouvelle question et conduire une nouvelle expérience. La démarche expérimentale consiste donc à avancer une idée à l'aide de faits concrets, mesurables et observables.

• Oscillating contractions in protoplasmic strands of Physarum: Simultaneous tensiometry of longitudinal and radial rhythms, periodicity analysis and temperature dependence.
• Regulation of thymidine kinase synthesis during the cell cycle of Physarum polycephalum by the heat-sensitive system which triggers mitosis and S phase.

• Le blob préfère aller vers une zone à 29°C que vers une zone à 19°C (Ref 1 )
• Le flux cytoplasmique (le liquide qui coule dans les veines du blob) ralenti après 10 min à 32°C. Le flux s’arrête totalement et la respiration est réduite après 10 min à 38°C. Après 10 min à 47°C arrêt totale de la respiration, écoulement du cytoplasme à l’extérieur de la cellule (le blob se vide de son cytoplasme) (Ref 2)
• 30 min à 37°C entraînent un délai du processus de mitose ( = division des noyaux, processus qui a lieu toutes les 8 à 10h) et par conséquent un retard de croissance (Ref 3)
• Après 10 min à 42°C le flux s’arrête, la membrane démontre des altérations, les mitochondries (organites qui sont les centrales énergétiques des cellules) sont déformées, retard de la mitose également. Après 9h tout rentre toutefois dans l’ordre (Ref 4) !
• Des blobs sous forme de sclérotes peuvent se réveiller après valoir passé 32 jours à 60°C (Ref 5)
• La période de contraction des veines (qui est liée à la vitesse de déplacement chez le blob) diminue de 2.31min à 14°C à 1.19min à 24°C. Ce qui signifie que le blob se déplace plus vite à 24°C qu’à 14°C. Entre 24°C et 30°C la période reste constante et commence à diminuer après 30°C (Réf 6).
• 32°C est la température maximale permettant aux blobs de croître normalement et permettant d'observer un cycle mitotique non altéré (Ref 7).
• Un blob conservé à 35°C meurt après 24h et un blob conservé à 32.5°C meurt après 3 jours. La température idéale est 21°C (pour la reproduction en particulier) (Ref 8 )

Le protocole est une procédure expérimentale. Il réunit les conditions et le déroulement d’une expérience. C’est un peu comme la recette d’un plat à cuisiner. Il doit être suivi à la lettre pour une expérience réussie. Imaginez que vous enleviez la levure dans un gâteau, eh bien il ne gonflera pas ! Il est donc nécessaire que vous uniformisiez vos conditions expérimentales dans la mesure du possible et que vous suiviez le protocole à la lettre.

La description du protocole dans un article scientifique se fait dans la section “matériel et méthode”. Le scientifique doit être suffisamment clair et précis afin que son expérience puisse être reproduite à l’identique dans n’importe quel laboratoire au monde. Il est par exemple demandé de lister tous les fournisseurs de matériel dans cette section. Si un ou une scientifique décide de modifier le déroulé ou d’utiliser du matériel différent, il ou elle s’expose à ne pas retrouver les résultats attendus. C’est pourquoi les fournisseurs de matériel scientifique vendent à l’international.

Nous avons écrit le protocole en réalisant l'expérience au laboratoire dans des conditions qui sont les nôtres et qui sont légèrement différentes des vôtres. C’est pourquoi le protocole est peaufiné à mesure de vos questions et de vos pré-tests à la maison. On en profite d’ailleurs pour remercier chaleureusement  les volontaires qui se lancent dans de nombreux tests et nous font remonter leurs observations. Dans la recherche, ces pré-tests sont appelés “expériences pilotes”. Grâce à vos retours par exemple, nous avons pu expliquer comment augmenter la température au mieux en vous offrant des solutions (voir la FAQ protocole ci-dessous).

Nous allons également, grâce à vos observations, ajouter des informations dans le protocole pour l’améliorer. Par exemple, les boîtes de Pétri sont empilées dans les blob-house donc il faudra noter dans son cahier de laboratoire la position des blobs dans la pile (en haut, au centre, en bas) car la température varie entre le bas et le haut de la pile. Ces petits ajustements de protocole seront compilés à la fin du fichier "Protocole" et "Protocole - 10 jours" disponibles ci-dessous.

Afin de se remémorer le déroulé de l’expérience, les observations réalisées et les difficultés rencontrées, il est essentiel de garder une trace écrite de l’expérience dans un cahier. Chaque chercheur et chercheuse rapporte ses observations quotidiennes dans un cahier de laboratoire, une sorte de journal intime du scientifique. Ce cahier permet de garantir la traçabilité des résultats de recherche et il obéit à des règles précises. Par exemple, il ne faut jamais arracher une page ou utiliser du correcteur blanc (un cahier de laboratoire ayant une valeur juridique, on ne doit pas pouvoir vous soupçonner de falsification). Il faut raturer. Le texte supprimé ou corrigé doit toujours rester lisible. Chaque ajout au cahier doit être daté. Vous pouvez par contre coller des photos dans votre cahier. Les cahiers numériques sont à l’étude mais ne sont pas mis en place au CNRS car ils n’assurent pas encore une bonne traçabilité des résultats.

Afin de vous faciliter la tâche, nous vous avons préparé un formulaire qu’il vous faudra remplir au fur et à mesure de l’expérience. Les informations qui vous sont demandées dans ce formulaire correspondent aux informations qui devraient figurer dans un cahier de laboratoire et qui devront absolument nous être communiquées à l’issue de l’expérience (pour cela une version de ce formulaire sur Lime-Survey vous sera transmise plus tard). Nous avons aussi préparé des aide-mémoires jour après jour (voir ci-dessous) pour vous aider quotidiennement à ne pas oublier d’étape, cochez chaque étape après l’avoir réalisée. Vous pouvez aussi vous créer votre propre aide-mémoire !

Les souches

L’état de mon blob