"Derrière le blob, la recherche"

https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/le-blob-et-la-demarche-scientifique

Ressources BLOB


- Vidéo d'introduction :

https://images.cnrs.fr/video/7012#_


La démarche scientifique


Constat sur le réchauffement climatique


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.

Principe des vagues de chaleur


Différentes vagues de chaleur
BLOB_2022_Schma_vagues_de_chaleur.docx (64.4kB)
Définies comme des périodes prolongées de chaleur excessive (référence n°1), les vagues de chaleur ont de nombreuses répercussions négatives, notamment sur la santé humaine (on se rappelle toutes et tous de la canicule de 2003, sauf peut-être les plus jeunes, référence n°2), l'agriculture (référence n°3), la fréquence et l'intensité des incendies de forêt (référence n°4) …etc. Ces effets s'accentuent avec le réchauffement de la planète. Les vagues de chaleur présentent de multiples caractéristiques, notamment leur intensité, leur fréquence, leur durée. Il est généralement admis que l'intensité, la fréquence et la durée des vagues de chaleur ont toute trois augmenté depuis quelques années (références n°5 et 6).
Lors du projet vous n’allez donc pas vous contenter d'augmenter la température, vous allez chercher à étudier les effets de la durée, de l’intensité et de la fréquence des vagues de chaleur.

Qu'est-ce que le blob ?

BLOB_2022_Doc_CNRS_Quest_ce_que_le_blob.docx (0.5MB)
https://www.youtube.com/watch?v=3ju8CUrQm9E&t=16s
https://www.youtube.com/watch?v=ZXb4uqHMxdw

Tester des hypothèses : la démarche expérimentale

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.


Le suivi du protocole et la tenue du cahier de laboratoire


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.

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.

Deux règles essentielles que les scientifiques suivent lorsqu’ils réalisent une expérience !


Premièrement, ajouter un groupe contrôle (ou groupe témoin) au groupe expérimental (ou groupe traité). Le groupe contrôle réunit les individus qui ne subissent pas le traitement dont on cherche à mesurer les effets. Dans notre expérience, le groupe contrôle rassemble les blobs qui restent à température ambiante alors que le groupe expérimental rassemble les blobs qui endurent des augmentations de température. C’est en comparant le groupe contrôle au groupe expérimental que nous pouvons évaluer si la température a un effet sur les blobs.
Deuxièmement, s’assurer de la reproductibilité d’une expérience. Cette notion constitue le fondement de la méthode scientifique. Sans elle, les scientifiques n’ont aucun moyen de savoir si les résultats publiés sont valides, proviennent du fruit du hasard ou pire découlent d’une tricherie… La reproductibilité repose sur deux principes clés : répétabilité et réplicabilité.
Dans le projet "Derrière le Blob, la recherche, l’expérience est dite répétable si un volontaire est capable de reproduire et confirmer les résultats d’un autre volontaire. C’est pourquoi le même protocole est envoyé à 200 volontaires différents.
L’expérience est dite réplicable si un même volontaire est capable de produire des résultats comparables pour un même protocole. C’est pourquoi chaque volontaire conduira le même protocole sur plusieurs blobs : 4 blobs par groupe.
Il est rare de nos jours que les scientifiques reproduisent les expériences de leurs collègues à l’identique car il est difficile de publier une découverte déjà publiée. Toutefois, il arrive fréquemment que des scientifiques reproduisent une partie de l’expérience pour aller plus loin. En 2018, un chercheur Américain, Piero Anversa, de la prestigieuse université Harvard a affirmé dans une revue scientifique de renom que les cellules des muscles cardiaques étaient capables de régénération. Dans l’article, il démontrait qu’au sein de nos muscles cardiaques se trouvaient des cellules souches (cellules qui peuvent se différencier en n’importe quelles cellules) qui pourraient être activées afin de réparer un cœur. Cette étude a fait grand bruit et a intéressé de nombreux scientifiques qui souhaitaient mettre au point des solutions pour réparer les cœurs fragilisés par des infarctus. Après quelques années, devant les échecs répétés de ses collègues à reproduire l’expérience, le chercheur a été contraint de rétracter sa publication et de quitter son université. C’est probablement l’une des plus grosses affaires de fraudes scientifiques de ces dernières années.
Une personne qui fraude ne fait pas avancer la connaissance mais fait également perdre du temps à de nombreux scientifiques. Dans les dernières années, afin de contrecarrer la fraude, les revues sérieuses demandent à ce que les scientifiques joignent leur données, vidéos, photos, etc… à leur article lors de la publication.

Présentation des différentes souches


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