EXAO CALIBRATION, VERNIER & TEXAS INSTRUMENT

Dans le cadre du programme de première S : du génotype au phénotype , les enzymes sont des catalyseurs biologiques, une expérience régulièrement réalisée consiste à tester une gamme de concentration de substrat avec une enzyme compatible. Beaucoup de TP sont proposés, dans mon cas, j'ai l'habitude de travailler avec une gamme de solutions de glucose et une enzyme : la glucose oxydase . On peut donc en partant de solutions très faiblement concentrées puis en allant vers des solutions de plus en plus concentrées observer la vitesse à laquelle le produit est formé. la réaction est la suivante : glucose + O₂ -glucose oxydase > gluconolactone + H₂O₂ donc par extrapolation, lorsqu'on utilise une sonde à dioxygène, on peut considérer que lorsqu'une mole de dioxygène est consommée, une mole de gluconolactone est formée . Bien d'autres manipulations sur ce principe peuvent être envisagées, on peut faire évoluer la vitesse de réaction en fonction de la nature du substrat, ( saccharose, maltose, lactose ) ou encore en fonction du pH ou encore de la température. voici donc un résultat brut obtenu en travaillant sur une gamme de concentration de solution de glucose : 0 ( H₂O ); 0,01M; 0,025M; 0,05M;0,1M;0,25M; 0,5M. J'ai travaillé dans un bioréacteur JEULIN dont j'ai agrandi l'orifice afin que ma sonde à dioxygène puisse rentrer. 15 ml de solution de glucose, ajout de 0.2 ml de solution de glucose oxydase ( pincée de GOD dans 20 ml d'eau distillée ) une fois ce résultat obtenu, à l'aide de l'outils de régression linéaire il est possible d'estimer la pente de chaque courbe, donc de chaque concentration et donc toujours par extrapolation la vitesse de réaction en fonction de la concentration. Bon d'accord, vu comme ça c'est un peut être un peu fouilli ... J'ai souligné en rouge la série correspondant à une concentration de substrat donné. J'ai encadré en jaune la vitesse de réaction symbolisée par la pente de chacune de mes courbes. OD /1 : eau distillée OD / 2 : 0.01 M OD / 3 : 0.025M etc... Il suffit ensuite d'aller dans un tableur afin de tracer la courbe cinétique Vi = f ( [ C ] ) A noter que sur ce TP ma fréquence d'échantillonnage est rapide 5 à 10 mesures par secondes ( si mes souvenirs sont exacts ) je n'ai pas de "saute" de la sonde O2 . Par contre il m'ait déjà arrivé d'avoir une dissipation des points de ma sonde à dioxygène ( sur un dixième de milligramme environ ) tout le long de l'expérience, ce qui n'altère pas l'allure général de la courbe. Cependant le résultat est du coup beaucoup moins joli... Je n'ai pas d'explication à donner à ce sujet, en effet la sonde O2 fonctionne puisqu'elle traduit l'évolution d'O2. Peut être un parasitage dû à un manque d'isolation des alimentations de mes portables. Cela peut arriver aussi bien sur mac que sur PC.... si quelqu'un a une idée ?

En terminale spécialité actuellement, nous abordons la réaction de Hill. Réaction mettant en évidence le rôle de la chlorophylle et plus précisément des thylacoïdes dans la capture des photons puis de la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Cette expérience sur mon ancien système EXAO fonctionne bien. C'est un TP que je fournie "clé en main" avec une bonne assurance sur le résultat. J'essaye désormais de le mettre en oeuvre sur le matériel texas instrument. Globalement, j'obtiens des résultats exploitables. Cependant des zones d'ombres persistent, qu'il faudra éclaircir. Ce matin donc pendant qu'une classe de spé fonctionnait sur le matériel classique, j'ai fait ( deux fois ) le TP avec le même matériel biologique. Première expérience : Tout le matériel d'extraction est au froid : mortier pilon, éprouvette becher et entonnoir tampon phosphate saccharose, le ferricyanure de potassium ( oxydant de notre réaction redox ) je décide de ne pas étalonner la sonde O₂ . Je dispose sur l'interface d'une sonde luxmètre et de la sonde à dioxygène. résultat brut obtenu sur dix minutes : la courbe rouge correspond à l'O₂ , la bleue au luxmètre. à t= 100 s j'allume mon projecteur diapo. premier soucis, j'oublie que ma solution de chloroplaste est cachée sous un papier alu... à t= 160 s j'injecte le ferricyanure ce qui à mon sens provoque les "bavures" de la sonde o2. Je travaille dans une petite bouteille en verre blanc transparent à goulot étroit qui laisse à peine passer ma sonde O2. J'agite mon milieu à l'aide d'un petit turbulent et d'un agitateur magnétique. J'ai donc injecté le ferricyanure tout à coté de ma sonde O2. à t=250s je m'aperçois ( enfin !) que ma solution est encore cachée sous le papier alu, que j'enlève... j'ai donc la production d'o2 attendue. petite précision:le cache du luxmètre est indépendant de celui de ma solution de chloroplaste, ce qui explique qu'on voit la présence de lumière car le cache du luxmètre lui, je ne l'ai pas oublié... puis à 420 s je recache ma solution de chloroplaste. Conclusion : Globalement, je peux dire que sans mon erreur, la réaction est mise en évidence . Ce qui est génant , ce sont toutes les bavures de la sonde O2. Selon une de mes collègues qui dispose du même matériel, c'est ma fréquence d'échantillonage sur la sonde O2 qui est trop importante. En effet je travaille avec un taux d'échantillonnage de deux mesures par seconde, alors que lui travaille sur un taux d'échantillonnage de une mesure toute les dix secondes. Malgré tout, grâce au logiciel le résultat brut peut être nettoyé : aspect de la courbe après "nettoyage" des données abérantes : J'ai donc décidé de refaire l'expérience, mais cette fois en étalonnant ma sonde O2 : le protocole reste le même. cependant cette fois ci j'ai décidé d'injecter le ferricyanure en premier à t = 100 s puis d'allumer la lumière ( pour mettre en évidence le fait que la réaction d'oxydoréduction ne peut se faire qu' en présence de lumière ) résultat obtenu : Je me suis apperçu en allumant la lumière que mon projecteur diapo était trop loin de ma solution de chloroplaste. Je l'ai donc rapproché ( le trait vertical au niveau du luxmètre ) ensuite j'obtiens bien la libération d'O2 attendue , puis à l'arrêt du projecteur l'arrêt de libération d'O2. Cependant j'ai toujours ces abérations sur l'enregistrement de la sonde à dioxygène malgré mon étalonnage. Il faudra donc que je teste un échantillonnage plus lent. résultat obtenu après "nettoyage" de la courbe : J'obtiens un résultat exploitable. Cependant il faut encore expérimenter un échantillonnage plus lent pour voir si mon enregistrement de dioxygène devient plus propre j'ajoute ici un résultat donné par éric Lejean du même TP. Si je l'ajoute c'est pour montrer une approche différente de la visualisation du résultat ( avec le même matériel cependant ) La visualisation se fait par nuage de point et la visualisation des pentes se fait par le biais de l'outil de régression linéaire.

Les capteurs fournis par calibration sont assez variés et permettent un champ d'expérimentation assez large.Il est par exemple possible dans la partie du programme de seconde "la planète terre et son environnement, la terre une planète au sein du système solaire" de mettre en application la loi y = 1 / d² en utilisant un luxmètre un mètre ruban et une simple lampe 100 w. dispositif expérimental : résultat obtenu : D'autres manipulations peuvent être envisagées en classe de seconde si l'on s'intéresse au chapitre "l'organisme en fonctionnement, le système respiratoire et l'effort" le capteur de spirométrie est très fiable .Le logiciel permet d'adapter la fiche de TP en fonction des exigences de chacun ( présence du graphe ,présence de tableau, présence de l'affichage du débimètre, présence du chronomètre ) tout est paramétrable et enregistrable pour que le prof arrive en TP devant SON logiciel perso. résultat obtenu :

En matière d''electrophysiologie, l''interface se révèle très performante. Qu''il s''agisse de faire un ECG ou d''enregistrer la fréquence cardiaque d''un élève, le matériel fait preuve d''une grande fiabilité . Les élèves travaillent au repos et à l''effort ( donc en mouvement ) le matériel est donc très sollicité au niveau de sa robustesse.En effet, le matériel est utilisé depuis un an et demi et à ce jour je n''ai pas eu de soudure à faire. Ce n''était pas le cas avec mon ancien système exao . Chaque séance se traduisait par une séance de soudure derrière ... L'' intérêt se situe également dans le fait qu''avec le logiciel loggerpro, une visualisation de la qualité de l''enregistrement du signal est visible, ainsi si l''on constate une perte de signal, on peut expliquer l''incohérence de certains résultats ! Observation de la perte de signal : observation de l''enregistrement sans perte de signal : Le matériel utilisé : l''interface utilise un système d''émission réception identique à celui d'' un cardiofréquence mètre classique Ce système pose parfois un "problème " aux élèves de seconde ( féminine ) à qui l''on suggère d''aller mettre la ceinture abdominale aux toilettes. Les garçons par contre semblent très fiers de montrer leurs pectoraux. Nous avons également la possibilité d''enregistrer un ECG. Là encore la qualité et la fiabilité sont au rendez vous. Cette fois ci l''élève est relié de façon filaire à l''interface: observation de résultat : Nous avons également la possibilité avec ce système de faire des enregistrements d''électromyographie. Antérieurement, avec notre ancien système, il était possible d''enregistrer les contractions et le relachement d''un muscle assez facilement. Par contre dès lors qu''il s''agissait d''enregistrer l''activité antagoniste de deux muscles ( jambier antérieur et soléaire par exemple ) les difficultés commençaient. Parasitage d''un adaptateur vis à vis de l''autre, impossibilité de régler deux sensibilités différentes, bref la galère. Avec l''interface labpro, plus de soucis : Je n''ai plus de parasitage et les electrodes sont faciles à coller ( même sur un cobaye avec poils ! ) L''année dernière, nous nous sommes même amusés à faire des enregistrements d''électromyogramme des muscles de contractions des paupières afin de comptabiliser les clignements de paupières d''un individu. De plus le logiciel logger pro permet de synchroniser les mesures avec un enregistrement vidéo. On peut donc lancer la mesure grace à un camescope numérique, enregistrer la manipulation, visualiser l''enregistrement avec la vidéo intégrée. Ainsi on peut montrer facilement l''image de la contraction musculaire et l''enregistrement graphique en même temps.

Avant toute chose pourquoi avoir choisi ce matériel : 1) interface de petite taille se connectant par l'' USB et ne réclamant pas de carte d''interface à intégrer dans le PC 2) Possibilité de faire fonctionner l''interface sur mac ou sur pc ( le logiciel logger pro est fourni pour les deux OS , les MAJ sont gratuites et fournies dès qu''elles sont prêtes. ) 3) la possibilité de fonctionner de façon nomade avec l''interface. En effet elle peut être connectée également sur une calculatrice de type Ti 83+, 89, 92( texas instrument ) ou même également sur un palm ( intéressant pour l''écran et la plus grande mémoire ) A ce niveau j''émettrais quelques réticences: La connection de la calculatrice à l''interface se fait à l''aide d''un cable jack jack ( type connectique de casque audio de walkman ) Cette connection est très sensible. Il m''arrive d''avoir des soucis de déconnection au laboratoire, alors dehors sur un terrain instable ou en bougeant... De plus, quand un ( ou une...) élève revient du terrain en vous expliquant avec un grand sourire qu''il (ou elle ) a noyé la calculatrice, vous commencez à regretter le côté nomade de votre matériel. Alors imaginez avec un palm ... 4) la grande disponibilité de la société calibration et le désir manifeste de faire évoluer le matériel selon nos désirs. branchement de l''interface avec un pc : branchement interface & calculatrice :