les micro-organismes dans notre quotidien et les...

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Chloé BOULTAREAU Audrey CHAMPIER David COSTENTIN Marine DI STEFANO Magali DRION Marianne PLOT Marion REVEL Laura VIMENET Théa VULLIEZ Elèves ingénieurs 1 ère année TUTEUR Fréderic BORGES Les micro-organismes dans notre quotidien et les applications dans l’alimentation

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Chloé BOULTAREAU

Audrey CHAMPIER

David COSTENTIN

Marine DI STEFANO

Magali DRION

Marianne PLOT

Marion REVEL

Laura VIMENET

Théa VULLIEZ

Elèves ingénieurs 1ère année

TUTEUR – Fréderic BORGES

Les micro-organismes dans notre quotidien et les

applications dans l’alimentation

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Sommaire

Sommaire 1

Iconographie : 2

Introduction 3

I) Bibliographie 4

1) Les micro-organismes 4

A) Les trois grands types de micro-organismes 4

a) Les bactéries 4

b) Les moisissures 4

c) Les levures 5

B) Besoins des micro-organismes quant à leur croissance et leur survie 5

a) Besoins nutritifs 5

b) Paramètres influençant sur la croissance et la survie cellulaire 6

c) Reproduction des micro-organismes 7

C) Les fermentations 8

a) La fermentation lactique 8

b) Fermentation alcoolique 9

2) Bibliographie sur l’ASTEP 9

3) Pédagogie 10

4) Conduite de projet 11

II) La conduite de “notre“ projet 12

1) L’étape d'avant-projet 13

2) Etape de conception 14

3) Phase de réalisation 15

4) Clôture du projet 16

III) Résultats des réflexions 17

1) Première séance : Définition d’un micro-organisme 18

2) Deuxième séance : Où sont les micro-organismes ? 19

3) Troisième séance : Les besoins des micro-organismes 21

4) Quatrième séance : Le contrôle des micro-organismes nuisibles 22

5) Cinquième séance : L’utilisation des micro-organismes dans l’alimentation 23

6) Séance finale 24

IV) Discussion 24

1) Concernant le déroulement des séances 24

2) Conduite de projet 25

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3) Communication 26

Conclusion 27

Bibliographie 28

Résumé 0

Iconographie :

Figure 1 : Arbre phylogénétique de la vie .............................................................................. 5

Figure 2 : Schéma de la fermentation lactique ...................................................................... 8

Figure 3 : Tests et préparation des expériences. ................................................................. 15

Figure 4 : Schéma représentant les différentes étapes de la conduite de notre projet. ........ 16

Figure 5 : Questions posées par les enfants par rapport aux micro-organismes avant le

début des séances .............................................................................................................. 17

Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant le commencement des

séances. ............................................................................................................................. 18

Figure 7 : Photographies d'élèves dessinant les micro-organismes observés. .................... 18

Figure 8 : Photographies de la découverte du microscope par les élèves ........................... 19

Figure 9 : Photographies des élèves testant la présence de micro-organismes sur plusieurs

surfaces (clavier d'ordinateur, fenêtre, poignée de porte). ................................................... 20

Figure 10 : Photographies des élèves faisant l'expérience pour montrer la présence ou non

des micro-organismes sur leurs mainsleur . ........................................................................ 20

Figure 11 : Photographie d'une élève utilisant des paillettes pour mettre en évidence la

propagation des micro-organismes. .................................................................................... 20

Figure 12 : Dessin représentant la présence des micro-organismes sur le corps humain. .. 21

Figure 13 : Photographies de la fabrication du pain avec et sans levures. .......................... 23

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Introduction

Les micro-organismes constituent un vaste monde. De fait, ils sont présents

pratiquement partout sur la planète et sont très diversifiés. Cependant ce sont des êtres

vivants invisibles à l’oeil nu. La notion de micro-organisme peut alors être très abstraite et

compliquée à intégrer pour des enfants. Du fait de leur petite taille, les enfants ont du mal à

se les représenter et donc à comprendre leurs mécanismes de vie. Pourtant les micro-

organismes sont présents en très grande quantité, partout dans l’environnement et chaque

jour ils permettent aux mammifères de manger et ainsi de vivre.

Comprendre les micro-organismes c’est donc comprendre la formation de nombreux

aliments, mais aussi comprendre leur digestion.

L’ASTEP (La main à la Pâte) est une association qui propose des interventions dans

des classes de l’école primaire par des personnes ayant évolué dans le monde de la

science. Leur but étant de faire découvrir aux enfants le vaste monde de la science.

Concernant le projet de groupe, il a fallu se rendre dans des classes comportant des

élèves de CP, CE1 et CE2, afin d’apporter des informations sur les micro-organismes.

Dans un premier temps, il a été nécessaire de regrouper sous forme de bibliographie

l’ensemble des informations venant de l’apprentissage scolaire antérieur au projet ou de

diverses sources sur le sujet. Diverses informations sur l’ASTEP ont également été

récoltées sur la pédagogie et la conduite de projet afin de mener au mieux le projet.

Dans une première partie, un tour des différents thèmes entourant les micro-

organismes sera fait. C’est à dire, définir leurs besoins, les lieux où ils sont présents, les

moyens de les contrôler et enfin leurs rôles dans l’alimentation, notamment grâce aux

différentes fermentations.

Dans une seconde partie, il y aura une explication de ce qu’est l’ASTEP et de

comment elle aide à la diffusion du savoir scientifique. Ensuite sera vues les notions de

pédagogie qui sont apparues comme importantes avant d’aller voir les élèves.

Enfin les différents points théoriques importants de la conduite de projet qui ont été suivies

lors du projet seront rappelés.

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I) Bibliographie

1) Les micro-organismes

Depuis l’Antiquité, la présence des agents infectieux transmissibles sont connus. Ils sont observés pour la première fois en 1677 par Antoine Van Leeuwenhoek à l’aide d’un microscope (Hamou et al., 1995).

En effet, ce sont des êtres vivants microscopiques qui sont invisibles à l’oeil nu, mais qui peuvent être observés à l’aide d’un microscope. Ce sont des organismes unicellulaires ou pluricellulaires (dans ce cas les cellules ne sont pas différenciées en tissu) qui seraient apparues il y a plus de 8 milliards d’années (Rybicki et al., 1990).

Il existe différents types de micro-organismes. Certains sont dit procaryotes (tel que les bactéries et les Archae) car ils ne possèdent pas de noyau et d'autres sont appelés eucaryotes. Ce dernier concentre les micro-organismes qui possèdent un ou des noyaux (ex : les champignons, les levures, les algues…) mais également tous les autres êtres vivants (Rybicki et al., 1990).

Les micro-organismes sont présents dans de nombreux milieux tel que l’eau, l’air, la

terre, d’autres êtres vivants, la nourriture ou diverses surfaces (objets). Le sol contient en

effet une grande quantité de micro-organismes (bactéries, archéobactéries,

champignons…). Ces derniers peuvent jouer un rôle important dans la biodégradation, la

production de nutriments, la fixation d’azote ou la dégradation des polluants (Selosse, 2017).

Les micro-organismes sont aussi présents dans le vivant. En effet, la vie n’est

possible que grâce au nombre considérable de bactéries vivant dans ou sur le corps

humain. Ces micro-organismes sont dits commensaux, c’est à dire qu’ils ne provoquent pas

de maladies (Angebault, 2012). Cette flore microbienne, appelée microbiote est

indispensable à la vie de l’homme et ne cause pas de maladie ou de dysfonctionnement

dans des conditions normales. Elle est essentielle au maintien d’un bon état de santé.

Toutes les zones en contact avec le milieu extérieur du corps présentent des bactéries, tout

particulièrement la peau et le tube digestif (Angebault, 2012).

A) Les trois grands types de micro-organismes

a) Les bactéries

Ces procaryotes sont présents dans tous les types de milieux. Les bactéries ont une

taille entre 0,2 μm et 2 μm. Leur forme peut être très variables selon le type de bactérie

(Woese et al., 1990). Certaines sont sphériques (on les appelle alors des coques), d’autres

sont plus allongées voire en bâtonnets, ce sont des bacilles. Il existe un grand nombre

d’espèces différentes. En effet, à ce jour environ 10 000 espèces sont connues. Ainsi

certaines sont autotrophes, d’autres hétérotrophes. Les bactéries sont dites ubiquitaires.

Elles sont présentes dans tous les types de milieux (sols, eaux, air…) et dans nombreuses

conditions (aérobie, anaérobie, variabilité de la température…) (Labie et al., 2012).

b) Les moisissures

Les moisissures sont des organismes pluricellulaires eucaryotes présents dans tous

les types de milieux. Elles sont en fait des micromycètes soit des champignons

microscopiques. La plupart d’entre elles sont hétérotrophes mais certaines moisissures sont

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capables de synthétiser de manière autotrophe les composés organiques par le biais de

symbioses par exemple (Lebars et al., 1975).

c) Les levures

Les levures sont des organismes unicellulaires eucaryotes et microscopiques. Elles

sont généralement toutes ovales et sont plus grosses que les bactéries (entre 2 et 8 µm)

(McClain, 2011). Elles sont connues pour leur capacité à fermenter en absence de

dioxygène et sont fortement exploitées dans l’alimentaire pour cela. Il existe de nombreuses

espèces de levures, elles ne sont cependant pas aussi nombreuses que les bactéries, mais

sont présentes dans tous les types de milieux (Woese et al., 1990).

B) Besoins des micro-organismes quant à leur croissance et leur

survie

a) Besoins nutritifs

Il existe plusieurs sortes de micro-organismes distinguables selon le type de

molécule assimilé. Certains sont autotrophes c’est à dire qu’ils peuvent produire leur matière

organique grâce à de la matière minérale prélevée dans leur environnement. D’autres sont

hétérotrophes, ils ne sont pas capables de produire eux même de la matière organique et

sont donc obligés de la puiser dans leur environnement. L’autotrophie et l’hétérotrophie

portent essentiellement sur l’utilisation du carbone et de l’azote (Rousk et al., 2014).

Les microorganismes peuvent également différer selon leur source d’énergie. Il y a

d’un côté les micro-organismes phototrophes (généralement des bactéries) qui utilisent la

lumière comme source d’énergie. Et d’un autre côté, les bactéries chimiotrophes utilisent la

matière organique composée principalement de carbone pour produire de l’énergie. Dans le

cas des autotrophes, le carbone est généralement récupéré sous la forme de CO2 (Segarra

et al., 2014).

Cette énergie et cette matière va ensuite être métabolisée (soit par le catabolisme, soit pas

l’anabolisme) (Segarra et al., 2014).

Figure 1 : Arbre phylogénétique de la vie

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Pour un micro-organisme qui a ingéré de la matière organique composée de

polymères. Celle-ci va être hydrolysée puis oxydée grâce à des phénomènes de respiration

ou de fermentation variables selon le type de micro-organisme et les conditions du milieu de

culture. La respiration et la fermentation permettent, par différentes voies, de créer de l’ATP

(Adénosine Triphosphate) qui constitue la monnaie énergétique du métabolisme. Cela

correspond aux réactions du catabolisme. L’ATP produit servira ensuite à effectuer les

réactions de l’anabolisme. Cela consiste à la réalisation de l’ensemble des réactions qui

permettent l’assemblage d’unités simples en polymères. En fonction de la nature de l’unité

de base, cette réaction donne des protéines, des constituants de la paroi cellulaire, des

sucres complexes ainsi que des acides nucléiques (Segarra et al., 2014) (Peycru et al.,

2007)

Les micro-organismes absorbant de la matière minérale vont effectuer des réactions

de l’anabolisme afin de créer de la matière organique. En faisant cela ils mettent en place

des réactions telles que la photosynthèse ou bien la chimiosynthèse. Pour la photosynthèse,

cela s’effectue grâce au cycle de Calvin et peut donner du glucose et du dioxygène grâce à

du dioxyde de carbone et de l’eau.

Les éléments essentiels au développement des micro-organismes sont, comme dit

précédemment, le carbone (sous forme de CO2 ou de glucose) qui permet la formation de

polymères nécessaires à la croissance, l’azote (NH3, ou NO3-) pour la production d’acide

aminés et donc de protéines, ainsi que le phosphore, le magnésium et le soufre (Segarra et

al., 2014).

Les micro-organismes peuvent prélever l’ensemble de ces éléments dans leur

environnement par absorbotrophie ou exodigestion, c’est à dire grâce à la diffusion

d’enzymes coupantes autour d’eux mais accrochées à leur paroi ou dans leur

environnement proche. Ce sont des ligases ou des hydrolases qui vont transformer les

polymères en nutriments (Rolain, 2013). Chez d’autres micro-organismes, le prélèvement

des nutriments s’effectue grâce aux différents canaux présents sur les membranes de leur

cellule ou bien par phagotrophie (pour les Ciliés) (Peycru et al., 2014).

En plus de cela, les micro-organismes ont besoin d’eau pour survivre. Essentielle

pour le développement de la cellule, cette molécule va permettre en solubilisant des

nutriments de faciliter leur transport au sein de la cellule. Elle est également impliquée dans

de nombreuses réactions du métabolisme en tant que substrat ou bien en tant que

stabilisant (aidée par d’autres ions comme Mg2+) (Segarra et al., 2014)

Chez les micromycètes la structure du thalle est particulièrement adaptée à ces

échanges d’eau et de nutriments. En effet, la forme et les ramifications qu’ils présentent

forment une grande surface d’échange et donc optimise les échanges (Peycru et al., 2014).

b) Paramètres influençant sur la croissance et la survie cellulaire

Pour se développer ces êtres vivants ont besoins de certaines conditions de vie

particulières et donc de milieux spécifiques. La présence de bactéries ou de micromycètes

n’est pas un hasard mais due à des milieux spécifiques favorable à leur croissance.

Les paramètres les plus importants sont ceux, qui poussés aux extrêmes, peuvent

tuer le micro-organisme : par exemple la température ou bien le pH ainsi que la

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concentration en O2. Cela peut également être la concentration d’un substrat dans le milieu.

Par exemple Halobacterium Salinarum ne peut se développer que dans un milieu saturé en

sel alors que Escherichia Coli est tuée à une telle concentration (Marty, 2011).

Généralement, les bactéries et les levures se multiplient de manière optimale dans

des températures comprises entre 25°C et 35°C et sont très sensibles au froid. En effet, les

enzymes étant inactivées par le froid, cela entraîne un ralentissement de la vie des cellules

en rendant leur développement impossible. De plus, les températures trop élevées ont un

impact encore plus important sur ces micro-organismes puisqu’elles vont entraîner leur mort

(Farrell et al., 1967). Cependant la température optimale de développement dépend du type

de micro-organisme et de l’environnement dans lequel il vit. La température est donc un

élément clé de leur développement. Les moisissures sont en général très sensibles aux

faibles températures (inférieur à 15°C).

Le pH optimal est de la même manière spécifique à chaque micro-organisme.

Lactobacillus par exemple se développe dans un pH acide alors que d’autres bactéries

comme Escherichia Coli préféreront un pH plus neutre. Les levures quant à elles se

développent plutôt vers un pH de 5 et les moisissures ont tendance à croître dans un milieu

de pH 5 ou 6 (Beales, 2004). Mais cela dépend vraiment du micro-organisme et de son

genre, de son espèce ainsi que de son milieu de vie.

Bien que tous les paramètres du milieu aient leur importance, la concentration en

oxygène conditionne grandement le métabolisme du micro-organisme et donc son

fonctionnement. On distingue ainsi les micro-organismes aérobies, qui ont besoin d’oxygène

pour vivre, par exemple E.Coli , aéro-anaérobie, qui se développent quel que soit la

concentration en oxygène comme par exemple les levures et le cas particulier des bactéries

microaérophiles qui se développent mieux ou exclusivement en présence d’une

concentration en oxygène inférieure à celle de l’air. Enfin, on distingue également les micro-

organismes anaérobies stricts, qui ont besoin d’un milieu sans oxygène pour croître (par

exemple la bactérie Clostridium) (Beales, 2004).

c) Reproduction des micro-organismes

La reproduction des micro-organismes s’effectue généralement par la reproduction

asexuée (à l’exception de certaines moisissures qui font la reproduction sexuée grâce à de

spores, on a ainsi l’exemple de Sordaria).

Les bactéries se multiplient par fission binaire. C’est à dire qu’elles grandissent puis

se divisent en deux cellules filles séparées par un septum de division formé par la paroi

cellulaire. L’ADN et les autres constituants cellulaire se dupliquent durant la division

(Segarra et al., 2014).

Chez les levures, la reproduction asexuée s’effectue majoritairement par bourgeonnement

c’est à dire par la fragmentation du thalle. Un bourgeon se forme alors à la périphérie de la

cellule. Ce bourgeon possède une copie des constituants cellulaires (dont le noyau). Après

cela, il grandit puis se détache donnant naissance à un nouvel individu (Peycru et al., 2007).

Cette reproduction asexuée est chez les micro-organismes très rapides. En effet,

chez certaines bactéries, on a une division toutes les 20 minutes et chez certaines levures

on a une division toutes les deux heures.

La reproduction chez les moisissures est un peu plus complexe et dépend de l’espèce et du milieu. Elle peut-être asexuée grâce à des spores produites par un sporocystes. Les mycètes peuvent également effectuer la reproduction sexuée en milieu favorable. Ils produisent alors des gamètes sexués qui après fécondation (plasmogamie puis caryogamie) avec un autre mycète donnera un nouveau micro-organisme. Cette

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reproduction sexuée est très diverse. Pour chaque espèce, la reproduction sexuée a ses particularités (Segarra et al., 2014).

C) Les fermentations

a) La fermentation lactique

Un ferment lactique est une bactérie spécifique, de type Bacterium lacticum, qui a pour rôle de décomposer le lactose (sucre) du lait, ce qui se traduit par la transformation du lactose en acide lactique et carbonique : c’est la fermentation lactique (Stackebrandt et al., 1988).

La production d'acide lactique provoque une acidification du milieu, qui permet l'élimination d'autres bactéries, éventuellement pathogènes. Elle est donc utilisée pour la conservation des aliments.

Le lait ainsi transformé devient aigre et il se coagule spontanément. Ce principe de lacto-fermentation permet d'obtenir des produits de consommation courante comme les yaourts ou encore les fromages.

Pour cailler le lait, on peut donc avoir recours à des micro-organismes vivants tels que :

· Les probiotiques : parmi eux, on retrouve par exemple les bifidobactéries ou encore les bactéries lactiques.

· Les bacillus ou bacilles, ainsi que les levures.

Un ferment lactique peut être commercialisé sous différentes formes comme le ferment en poudre directement utilisable et le ferment lyophilisé à réhydrater dans du lait pendant quelques heures avant utilisation (Stackebrandt et al., 1988).

Le yaourt est un aliment obtenu par fermentation lactique du lait. Le lait contient des

glucides, en particulier du lactose (disaccharide composé d'un galactose et d'un glucose),

qui va être utilisé par les bactéries qui, en retour, vont produire et libérer de l'acide lactique.

L'acidification qui en résulte va entraîner un changement de texture dû à la coagulation de la

caséine (protéine du lait) et de saveur. Ces changement vont s’associer avec la libération de

divers autres métabolites (Zourari et al., 1991).

De nombreuses souches bactériennes sont capables de réaliser une fermentation

lactique, mais, en France et dans de nombreux pays européens, seule l'utilisation de deux

souches, Lactobacillus bulgaricus et Streptococcus thermophilus donne légalement le droit à

Figure 2 : Schéma de la fermentation lactique

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l'appellation "yaourt". L'utilisation d'autres souches comme Bifidobacterium sp. va permettre

d'obtenir un aliment proche du yaourt, mais avec des caractéristiques de texture et de

flaveur spécifiques (Stackebrandt et al., 1988).

b) Fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique est un processus biochimique par lequel des sucres (glucides, principalement le glucose) sont transformés en alcool (éthanol) dans un milieu liquide, généralement privé d'air (Bamforth et al., 2008).

La réaction libère de l'énergie. La plupart des ferments micro-organiques (principalement des levures) qui ont la capacité de fermentation alcoolique utilisent cette réaction pour gagner temporairement de l'énergie quand l'oxygène nécessaire à la respiration cellulaire manque. La production d'énergie par fermentation reste limitée, les levures se multiplient en l'absence d'air bien moins vite qu'en sa présence. De plus, l'éthanol fabriqué joue le rôle de poison cellulaire.

La fermentation alcoolique peut aussi se produire lorsque les levures vivent dans un milieu très sucré, c’est l’effet Crabtree (De Deken, 1966).

La fermentation alcoolique ne peut se produire que sous certaines conditions particulières :

Il faut en effet des gammes de températures comprises entre 10°C et 50°C. En dehors de cette gamme, les levures ne sont plus aptes à survivre. On considère, en vinification, que 30 °C à 32 °C est une température maximale, au-delà de laquelle le risque d'arrêt de la fermentation est très élevé.

Bien que la fermentation soit un phénomène anaérobie, les levures ont besoin d'un peu d'oxygène pour se multiplier et synthétiser des stérols qui permettent une meilleure résistance à l'éthanol (et donc une survie améliorée). Concernant l’éthanol produit, c'est un antiseptique, même pour les micro-organismes qui l'ont produit. Cela implique que passé une certaine concentration (de 14 à 16 %), il agit comme un poison pour les levures. Les boissons de plus haut degré alcoolique sont donc produites par distillation (Bamforth et al., 2008).

La production de pain passe par l’utilisation d’une souche spécifique de levure,

Saccharomyces cerevisiae aussi appelée levure de boulanger. Elle est utilisée pour la fabrication de presque toutes les espèces de pains et de gâteaux traditionnels à la pâte levée (Maracinaru et al., 2010).

Cette levure est utilisée pour faire lever la pâte par l’intermédiaire de la fermentation alcoolique qui dégage de fines bulles de dioxyde de carbone au sein de la pâte, ce qui la fait gonfler. L'éthanol produit est vaporisé dans le processus de cuisson, tandis que les levures meurent à cause de la haute température.

2) Bibliographie sur l’ASTEP

La main à la pâte est une fondation coopérative scientifique visant à développer un

enseignement des sciences fondé sur l’investigation à l’école primaire et au collège. La mise

en place de l’ASTEP (Accompagnement en Sciences et Technologies à l'École Primaire)

encourage les étudiants scientifiques, les chercheurs et les techniciens à mettre en œuvre

des séances pour inculquer la démarche d’investigation aux élèves de primaire en

secondant l’enseignant.

L’ASTEP propose plusieurs formes d’accompagnement (à distance, projets

collaboratifs, parrainage,...). Ce projet s’inscrit dans cette démarche et est un projet

d’accompagnement en classe.

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10

L’accompagnement a pour but de guider les élèves vers la démarche scientifique en

proposant des activités pédagogiques et en participant aux échanges avec la classe afin de

stimuler leur raisonnement et un questionnement autour d’un sujet scientifique ou

technologique. L’accompagnant, apportant ses connaissances scientifiques, est en

collaboration avec l’enseignant qui apporte son savoir-faire pédagogique.

Les séances organisées par les accompagnants permettent de susciter l’intérêt des

jeunes élèves sur un sujet scientifique grâce à une situation pédagogique originale. En effet,

les accompagnants illustrent leurs propos par des expériences simples qui font participer

tous les élèves et accordent une grande importance au questionnement, ce qui conduit à

des échanges stimulants et enrichissants. Ce travail qui s’inscrit dans la durée est composé

de cinq séances ou plus en fonction des cas.

L’ENSAIA participe aux projets proposés par l’ASTEP depuis une dizaine d’années.

De par son réseau, l’ASTEP met en relation les écoles primaires avec les étudiants et

chercheurs scientifiques et les encourage à aider les enseignants du primaire à la mise en

place de séances afin de découvrir la démarche d’investigation. Ces séances ont comme

objectif de permettre aux élèves de s’approprier les connaissances scientifiques en les

construisant eux-mêmes grâce à diverses observations et expériences adaptées à leur âge.

Le cas de ce projet professionnel est un peu spécial. D’une part, le sujet est original

puisqu’il concerne les micro-organismes dans le quotidien, ce qui peut sembler très abstrait

pour des enfants de primaire. D’autre part, l’ASTEP recherche habituellement les écoles

candidates pour ce type d’intervention, tandis que dans le cas de ce projet, c’est le tuteur en

charge de l’encadrement de cette démarche Frédéric Borges qui a proposé l’école

élémentaire publique de châtel à Chavigny car il y connaissait des enseignantes semblant

être intéressées par le projet.

3) Pédagogie

La pédagogie est un moyen de transmission des connaissances, tout d’abord par la

compréhension puis par l’assimilation des informations par celui qui en est l’objet.

Il est donc essentiel d’appliquer des méthodes pédagogiques de base et adaptées

selon le niveau afin de permettre une transmission optimale de l’objet de la connaissance, ici

“les microorganismes dans le quotidien” à des enfants en école primaire, du CP au CE2.

Lors de l’apprentissage, il est nécessaire de faire passer le message voulu le plus

efficacement possible aux plus jeunes, et ce, en fonction de leur avancement scolaire c’est à

dire la lecture, l’écriture, la mesure ou les calculs. Pour cela, il est capital d’attirer

suffisamment l’attention des enfants de façon ludique afin qu’ils soient concentrés sur ce qui

leur est présenté et que cela favorise leur compréhension. Ainsi, divers types

méthodologiques vont être utilisés et vont se compléter tout au long des séances. Tout

d’abord la méthode affirmative consistant en une sorte d’exposé structuré, soutenu par des

analogies, qui permet principalement un apprentissage par cœur. Ensuite vient la méthode

interrogative qui par la formulation de questions destinées aux enfants, les poussent à

réfléchir par eux-mêmes afin de construire une réponse par un cheminement logique selon

leurs connaissances, même si celle-ci n’est pas forcément correcte. Pour finir, il y a la

méthode heuristique qui consiste à faire s’exprimer la classe entière sur une question posée

et à regrouper les réponses obtenues et de les affiner dans le but de faire comprendre

l’enjeu principal ou d’en tirer des conclusions générales (Etienne, 2010). L’utilisation de

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11

diaporamas comme supports de communication permet de rendre les informations plus

compréhensibles et réalistes car il est possible de se raccrocher à des illustrations ou à des

films pour mieux percevoir le sujet et les éléments qui le composent. En effet, l’emploi de

films courts peut être utilisés pour récupérer l’attention des élèves et leur permettre de se

concentrer, notamment après une activité pratique (Connac, 2017)

Les activités pratiques permettent quant à elles d’appliquer directement les concepts

appris et d’avoir un aspect plus concret du sujet ou d’une partie de celui-ci.

L’objectif principal de l’ASTEP étant de transmettre la méthode scientifique aux

enfants (observations, hypothèses, expériences, résultats, conclusion, interprétation), ces

différentes méthodes pédagogiques permettent de les exposer, de les appliquer et de les

faire assimiler aux enfants.

4) Conduite de projet

La conduite de projet est une démarche qui a pour but d’assurer le bon déroulement

d’un projet. Elle se décompose en quatre grandes parties.

Tout d’abord, il y a l’avant-projet, c’est une étape de réflexion et de définition du

projet à venir qui se fait avant de commencer toutes expériences ou activités. Les acteurs

tentent de répondre aux questions “quoi ?” et “pourquoi ?” afin de rappeler la genèse du

projet, son utilité et sa finalité. Cette phase se divise en 3 sous-parties, qui sont la

clarification de l’idée du projet, la réalisation d’un état des lieux et l’élaboration d’un projet

prévisionnel.

Il est important, notamment si le projet est effectué par plusieurs personnes, que

chaque membre du groupe donne son avis et sa vision qu’il a du projet. Il faut, ensuite,

s’assurer que cette vision coïncide avec celle du commanditaire du projet. Dans cette partie,

le groupe réfléchit aux types d’acteurs allant intervenir (le groupe, le commanditaire, les

personnes visées et d’autres potentiels intermédiaires) afin de savoir avec qui

communiquer, pour quel public et pourquoi.

De nombreuses recherches bibliographiques sont ensuite faites pour maîtriser au

mieux le sujet. Une fois que la partie réflexion a été effectuée, des prévisions budgétaires et

temporelles sont établies. Le groupe s’informe alors sur les méthodes, les procédures, les

réglementations et les outils à employer qui seront adaptés à leur projet.

Suite à cela, un planning initial est établi globalement (fixant les échéances) ainsi

qu’un cahier des charges (document contractuel permettant de lister les attentes et besoins

du commanditaire/ donneur d’ordre).

Vient ensuite l’étape de conception, c’est une phase de préparation et d’organisation

de la mise en œuvre dans laquelle les différentes étapes à réaliser sont structurées et

ordonnées précisément. Cette phase se divise en 3 sous-parties : la formalisation du projet,

la recherche des partenaires et la construction d’un plan d’action.

Une stratégie est alors mise en place comprenant l’analyse des cibles, le choix des

moyens de communication, le budget associé ainsi que la planification des actions de

communication (réunions, comptes rendus,...). Cette stratégie doit cependant rester souple

car il faudra y inclure les problèmes de changement de dernière minute et, au mieux, être

capable de les anticiper et/ou de les prévenir.

Page 13: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

12

Il est également indispensable de mettre en place une stratégie de communication

efficace que ce soit au sein de l’équipe projet ou entre les différents acteurs et

commanditaires afin de garder des traces de chaque recherche et activité et d’informer tout

le monde de l’avancée des activités tout au long du projet.

Le projet est ensuite découpé en plusieurs tâches pour avoir une meilleure visibilité

du plan d’action et celles-ci sont distribuées dans le temps, l’espace et entres les différents

membres pour optimiser leur réalisation. Cette organisation peut être répertoriée grâce à un

planning et un organigramme de répartition des tâches prévisionnel.

Arrive ensuite la phase de réalisation, cette étape est l’aboutissement du projet

réfléchi et décrit dans les étapes précédentes.

Les membres du projet tentent de suivre au mieux le planning établi précédemment

en respectant les délais et les coûts tout en faisant face aux imprévus éventuels.

Tout au long du projet, la qualité et la conformité des activités au cahier des charges

est vérifié ainsi que la gestion des avancées du projet. En effet, chaque activité est tracée et

communiquée aux membres intéressés.

L'équipe du projet organise au mieux des réunions de suivi d'avancement régulières

avec les partenaires externes concernés, dans le but d’analyser l’avancement du projet, les

éventuels écarts et les tendances observées sur le groupe. Il peut alors en résulter des

actions correctives telles qu’un changement de planning, une modification de budget ou

l’intervention d’un autre partenaire.

Enfin, vient l’étape de clôture, cette phase est le bilan de tout ce qui a été fait. Il est

important de se poser des questions sur le déroulement du projet, sur d’éventuelles idées

pour prolonger le projet et sur ce qui aurait pu être fait ou peut être fait pour l’améliorer si un

projet similaire se présente.

Un bilan peut également être établi pour capitaliser les savoir-faire et l'expérience

acquise par les différents membres de l’équipe et pour le projet en général. Ceci permettra

aux équipes reprenant le projet de savoir quelles erreurs sont à éviter mais aussi ce qui a

fonctionné et pour quelles raisons.

II) La conduite de “notre“ projet

Depuis quelques années, un constat a été fait en France; les enfants semblent porter

de moins en moins d’intérêt pour les matières et les métiers scientifiques. La science, étant

à la base de l’innovation, est primordiale au développement de l’Homme ainsi qu’au monde

qui l’entoure.

A l’école élémentaire les sciences enseignées aux élèves sont des sciences

classiques qu’il est nécessaire de maîtriser dès le plus jeune âge, tel que les mathématiques

de bases. Ainsi, afin de préparer les jeunes enfants aux autres sciences qu’ils rencontreront

durant leur différents cursus (physique, chimies, biologie…) des associations proposent des

projets aux instituteurs/trices faisant intervenir des personnes proches du monde

scientifique. Ces personnes vont alors enseigner aux enfants les bases d’une nouvelle

science que les enfants seront susceptibles de découvrir dans leurs futures études.

Page 14: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

13

Le projet a été mené en collaboration avec l’ASTEP (La main à la pâte). Cette

association a permis la mise en relation avec trois types de classes (une classe de CP, une

classe de CP/CE1 et une classe de CE2) durant un certain nombre de séance afin

d’enseigner aux enfants “le rôle des micro-organismes dans notre quotidien et leur rôle dans

l’alimentation”. Ainsi le travail principal durant ce projet a été de réussir à vulgariser les

connaissances de base sur le sujet. La notion de micro-organisme n’est pas facilement

compréhensible pour des enfants car ces derniers ne peuvent pas les voir et ont donc du

mal à s’en faire une représentation.

Il a été décidé que sur les neuf personnes du groupe, il y aurait trois personnes par

classes et donc trois groupes. Cette démarche s’inscrit dans le module projet professionnel

de la première année à l’ENSAIA. Le but de ce module étant d’effectuer un projet de groupe

sur une année en étant commandité par des professionnels. Ces interventions dans les

écoles ont également permis d’en apprendre plus sur la gestion et la conduite de projet.

Ce rapport a pour but de présenter la démarche de l’avant-projet, à la conception du

projet jusqu’à sa réalisation.

Tout d’abord, sera présenté dans ce rapport la conduite de ce projet, en appliquant la

conduite de projet théorique au projet réalisé. Puis seront expliquées les différentes idées

qui ont émergées durant la conception du projet ainsi que leurs évolutions. Ensuite seront

traitées les séances en elles-mêmes ainsi que leur réalisation et les différents problèmes

rencontrés lors de la réalisation du projet.

Enfin un regard critique sera porté sur ce projet en discutant de tous les aspects de celui-ci.

Après avoir vu les principes théoriques dans la partie bibliographique, ils ont été

revus et adaptés pour les expliquer aux enfants des classes de CP, CP/CE1 et CE1/CE2.

1) L’étape d'avant-projet

Le projet consiste à expliquer la démarche d’investigation aux enfants d’une école

élémentaire. L’idée principale est donc de vulgariser des informations scientifiques d’un sujet

proche de ceux étudiés en cours pour les mettre au niveau d’enfants de 6 à 9 ans. Le but

final est de propager l’envie d’étudier les sciences dans les classes de primaire afin de

répandre l’éducation scientifique. En effet depuis plusieurs années, un phénomène suscitant

l’inquiétude surgit en France : la « désaffectation » des études scientifiques. On remarque,

en France, dans les écoles primaires un déclin de l’enseignement des matières scientifiques

dû au fait que les professeurs des écoles ne sont souvent pas formés aux sciences et donc

n’osent pas les enseigner de peur de donner des idées fausses aux enfants. De plus le

programme serait trop chargé pour être respecté et ce sont les matières scientifiques qui en

pâtissent. Une solution est proposée par l’ASTEP afin de pallier ce problème, cette

organisation propose la venue d’étudiants dans les classes. Le contact a donc été établi afin

d’avoir accès à leur réseau et leur expérience. De plus, le cadre qu’elle fournissait permettait

d’avoir une activité assurée en cas d’accident.

Dans l’objectif de délimiter un peu le sujet, une réflexion par rapport au budget a été

nécessaire. En effet, le contenu de chaque séance dépendait du prix qu’il était acceptable

de dépenser pour chacune d’entre elle. Étant donné que l’ENSAIA allait fournir le gros du

matériel à amener à l’école primaire (microscopes et boîtes de Petri), le budget ne

consisterait qu’à l’argent pour les impressions ainsi qu’à l’achat de quelques petits

Page 15: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

14

accessoires pour les séances (par exemple des paillettes ou des ingrédients pour faire du

pain). Il semblait logique que le coût de ce projet ne dépasse pas les 100 euros. Un budget

de 8000 euros étant à disposition pour tous les projets socio-économiques de l’ENSAIA,

cette centaine d’euros était disponible.

Le projet a débuté début novembre mais avec la finalisation des projets R&D, il n’a

réellement commencé que début décembre. Le début du projet a été consacré à des

recherches bibliographiques pour construire les séances. Une formation pédagogique,

effectuée par l’ASTEP devait être proposée au début du projet afin d’aider lors des

interventions dans les classes. Initialement 5 séances étaient prévues dans les classes et

devaient avoir lieu entre mars et avril. Pour cela, les créneaux de projet précédents ces

dates devaient aider à préparer les séances, c’est à dire tester les expériences ainsi que

planifier et préparer les activités. Enfin entre fin avril et début mai, le rapport aurait été

rédigé.

D’un point de vue prévisionnel, les méthodes utilisées auraient été imprégnées d’une

pédagogie adaptée à l’âge des enfants. Par exemple pour les enfants de CP, l’utilisation

d’un diaporama avec très peu de texte et beaucoup d’images semblait pertinente.

Les séances construites devaient obligatoirement comprendre quelque points

théoriques ainsi que des activités (soit sous forme d’expériences, soit plus ludiques pour

aider les enfants à comprendre).

Il semblait également important qu’au début de chaque séance soit fait un rappel de

toutes les séances précédentes. De plus à la fin de chacune d’entre elle il était prévu de leur

faire garder une trace écrite bilan de la séance.

2) Etape de conception

De nombreuses réunions ont été effectuées en début de projet afin d’établir un

planning précis, de visualiser les activités possibles ou non et de construire les séances

pour les enfants. Il était de plus pris en compte que les séances pourraient être modifiées

selon le degré de compréhension des enfants et du degré d’avancement.

Le Dr Frédéric Borges, tuteur de ce projet et connaissant bien le monde de la

microbiologie assistait parfois à celles-ci afin d’orienter les réflexions dans les bonnes

directions et de cadrer les expériences proposées.

Les personnes ciblées par ce projet étaient des enfants de 6 ans à 8 ans (du CP au

CE2). La difficulté de ce projet résidait donc dans le fait de leur expliquer des notions

scientifiques avec des mots simples mais sans trop les simplifier afin que cela reste juste. Il

fallait également bien connaître le sujet afin de pouvoir répondre à toutes les questions qui

pourraient être imaginées. Enfin, à cet âge-là il est compliqué pour des enfants de rester

concentré. Les séances avaient donc été construites de façon à alterner les activités et la

théorie par l’image. Trois groupes de trois personnes ont ainsi été constitués c’est à dire un

groupe pour chaque classe. Ici, également, la cible était différente selon les classes (donc

selon les groupes).Cela a donné lieu à des adaptations. Par exemple, les diaporamas pour

les élèves de CP avaient été simplifiés alors que ceux des CE2 étaient plus complets et

abordaient des notions plus compliquées. Mais les élèves n’étaient pas les seuls acteurs de

ce projet, des liens étroits avec les enseignantes des trois classes ainsi qu’avec le tuteur de

Page 16: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

15

ce projet ont été nécessaires ainsi qu’un contact avec l’ASTEP afin de réaliser au mieux ce

projet.

Pour faire le lien entre ces différents acteurs, le mode de communication par email a

été choisi. Au sein du groupe de projet, un drive a été créé où toutes les informations étaient

collectées et donc visibles par chaque membre du groupe.

Une visite préalable aux séances a été effectuée auprès des institutrices pour

comprendre ce qu’elles attendaient du projet et leur montrer les sujets à traiter avec les

élèves envisagés par les étudiants.

3) Phase de réalisation

Les séances étaient préparées par le groupe entier mais en divisant le travail. Les

notions à aborder ainsi que les différentes activités étaient décidées par tous les membres

du groupe puis chaque sous-groupe recevait une ou deux séances à approfondir et mettre

en forme.

Les autres sous-groupes reprenaient ensuite chaque séance pour les adapter selon

le niveau des classes dans lesquelles ceux-ci intervenaient. Ensuite les différentes activités

et expériences étaient testées au préalable en laboratoire afin d’être sûr que les expériences

proposées allaient fonctionner pendant les interventions.

Suite à la communication avec les différents acteurs, il a été décidé que les séances

auraient lieu peu de temps avant la journée de présentation de Gentilly qui est une journée

durant laquelle les enfants présentent à d’autres enfants ce qu’ils ont appris durant les

séances en classe. Cela dans le but que les enfants se rappellent de ce qu’il leur a été

enseigné tout en laissant deux à trois semaines de délais au groupe de projet afin de

permettre de préparer l’organisation de la présentation des enfants.

Les cinq séances ont donc été effectuées aux dates suivantes : le 6,13 et 20 février

ainsi que le 13 et 20 mars. (Les séances seront détaillées en partie II).

Deux séances supplémentaires ont semblé nécessaires. Une en amont afin de

visualiser ce que les enfants savaient dans les différentes classes et une séance finale

supplémentaire afin de préparer la journée à Gentilly.

Figure 3 : Tests et préparation des expériences.

Page 17: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

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4) Clôture du projet

Ce projet s’est clôturé avec les journées à Gentilly qui devaient permettre aux

enfants de redire ce qu’ils ont pu apprendre pendant les séances. Les enfants ont alors

présenté ce qu’ils avaient appris aux autres écoles ayant participé à l’évènement. Une

réunion de fin de projet a également eu lieu avec le tuteur afin de parler du déroulement des

séances en général ainsi que du contenu du rapport. La rédaction de ce rapport a

également permis de mettre des mots sur la réalisation de ce projet ainsi que de prendre du

recul par rapport à celui-ci et donc de le clôturer.

1- Objectif du projet : -Démarche scientifique

-Sensibiliser des enfants aux

micro-organismes

2- Recherches bibliographiques : -Micro-organismes

-Pédagogie

-Démarche scientifique

3- Elaboration d’un planning jusqu’au

déroulement des séances

4- Soumission de notre projet aux

institutrices

5-Etablissement

du budget

6-Préparation des

séances

7-Adaptation des séances en fonction du niveau des

élèves

8- Déroulement

des séances

9- Elaboration du poster

et rédaction du rapport

Conduite de « notre » projet

10- Pour prolonger l’action : - Présentation du rapport - Disponible sur le site de l’école pour les prochaines années

Figure 4 : Schéma représentant les différentes étapes de la conduite de notre projet.

Page 18: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

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III) Résultats des réflexions

Cinq séances étaient planifiées afin de faire comprendre aux élèves les notions de

bases concernant les micro-organismes. Une séance “à blanc” a finalement était organisée

avant de débuter les réelles séances. Cette séance avait pour but de prendre connaissance

du savoir des élèves dans ce domaine. Lors de cette séance, les enfants ont pu poser

toutes les questions qu’ils voulaient. Les réponses n’ont pas été immédiatement données

mais elles ont été notées afin de pouvoir y répondre tout au long des séances.

Les niveaux de connaissance de bases des élèves étaient assez hétérogènes.

Certains savaient ce qu’était un micro-organisme, ils connaissaient même des termes

comme microscope. D’autres, au contraire, n’avaient aucune notion. Par exemple, ils ne

savaient pas que les micro-organismes étaient des êtres vivants. Une fois les questions

finies, les élèves ont dessiné sur des feuilles leur représentation personnelle des micro-

organismes.

Figure 5 : Questions posées par les enfants par rapport aux micro-organismes avant le début des séances

Page 19: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

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Les cinq séances suivantes ont chacune abordé un thème spécifique. Cette partie

expliquera le message qui voulait être transmis lors chaque séance ainsi que les moyens

mis en œuvre pour y parvenir.

1) Première séance : Définition d’un micro-organisme

La première séance a porté sur la notion de micro-organismes en général, ainsi que

sur leurs tailles, et leurs dates d’apparition sur la terre. Le but de cette séance était de faire

comprendre aux élèves que les micro-organismes sont des êtres vivants microscopiques qui

ne sont observables qu’avec un microscope. Le mot micro-organisme étant un mot

composé, les enfants ont rapidement compris que les micro-organismes sont des êtres

vivants de très petites tailles.

Trois expériences ont alors été effectuées pendant cette séance. La classe a donc

été divisée en trois groupes afin de les faciliter. Dans un premier temps, les enfants ont pu

observer, sur des photographies, les trois grands groupes de micro-organismes, c’est à dire,

les bactéries, les levures et les moisissures. Ils ont ensuite reproduit sur du papier ce qu’ils

avaient pu observer.

Figure 7 : Photographies d'élèves dessinant les micro-organismes observés.

Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant le commencement des séances.

Page 20: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

19

Pour la deuxième expérience, une observation au microscope a eu lieu. Pour cela,

des lames de levures ont été préparées en amont de la séance.

La troisième expérience consistait à reclasser par ordre de grandeur les animaux

suivants : baleine, girafe, âne, chat, fourmis et bactérie. Cela dans le but de donner aux

enfants une notion d’échelle, ce qui n’était pas toujours simple, notamment pour les CP.

2) Deuxième séance : Où sont les micro-organismes ?

La deuxième séance a débuté après un rapide rappel de la séance précédente.

Cette séance portait sur la localisation des micro-organismes dans l’environnement. En

effet, il était difficile pour les enfants de comprendre où sont les micro-organismes dans

l’environnement car ils ne peuvent pas les voir. Le but de cette séance était de leur faire

prendre conscience que les micro-organismes sont partout. Afin d’appliquer correctement la

démarche scientifique auprès des enfants, une problématique a été mise en place avec

l’ensemble de la classe : “Où se trouvent les micro-organismes dans notre quotidien ? “ Ils

ont ensuite listé plusieurs hypothèses de lieux de vie des micro-organismes. Une fois les

hypothèses formulées, celles-ci ont été testées au cours d’expériences. Durant ces

expériences, les élèves ont tenté de découvrir quels sont les endroits où l’on pourrait

retrouver les micro-organismes.

Antérieurement, ces expériences ont impliqué une description rapide du

développement des micro-organismes dans des boîtes de Petri. En effet, afin de mettre en

évidence leur présence ou non dans l’environnement (ici la salle de classe), des boîtes

pressions, qui par leur milieu de culture bombé peuvent facilement être mises au contact de

surfaces planes, ont été distribuées aux enfants pour qu’ils puissent tester n’importe quelle

surface.

Figure 8 : Photographies de la découverte du microscope par les élèves

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20

La seconde expérience consistait à ensemencer des boîtes de Petri à l’aide de leurs

doigts préalablement lavés ou non. Cela avait pour but de leur montrer qu’il y a des

bactéries partout sur la peau et de leur faire prendre conscience de l’importance du lavage

de main. En plus de cela, un autre objectif était qu’ils comprennent que le lavage de main

n’est néanmoins pas suffisant pour éliminer tous les micro-organismes.

Pour illustrer cela davantage ainsi que la propagation des micro-organismes, des

paillettes ont été distribuées aux élèves. Cela a permis de leur démontrer, en imaginant que

les micro-organismes étaient ces paillettes, que leur propagation se faisait par simple

contact. Ainsi, l’importance de se laver régulièrement les mains et de façon correcte a été

montrée.

Figure 9 : Photographies des élèves testant la présence de micro-organismes sur plusieurs surfaces (clavier d'ordinateur, fenêtre, poignée de porte).

Figure 10 : Photographies des élèves faisant l'expérience pour montrer la présence ou non des micro-organismes sur leurs mains.

Figure 11 : Photographie d'une élève utilisant des paillettes pour mettre en évidence la propagation des micro-organismes.

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21

Une troisième activité consistait en un travail de réflexion sur table. Les élèves

devaient alors indiquer à partir d’un schéma de corps humain, les zones du corps qui

contenaient beaucoup de micro-organismes, celles qui en contenaient moins et celles qui

n’en contenaient pas du tout. Il a été constaté que les enfants avaient particulièrement peur

de se tromper sur cet exercice. Ils n’osaient pas colorier sans être certains si ce qu’ils

entreprenaient était correct. Il leur a donc été expliqué l’importance d’émettre des

hypothèses, même si elles étaient incorrectes, et que c’est ainsi que les scientifiques

réfléchissent.

3) Troisième séance : Les besoins des micro-organismes

La troisième séance a débuté par l’observation des boites de Petri ensemencées lors

de la séance précédente. Les élèves ont ainsi pu observer les différentes formes, couleurs

et textures que pouvaient prendre des micro-organismes prélevés au hasard.

Cette séance était plus théorique, de ce fait la démarche scientifique a été plus

difficile à mettre en place. Cette séance s’articule autour des besoins des micro-organismes.

Une problématique a donc été élaborée avec les enfants autour de ces notions. Ils se sont

alors demandé “Comment les micro-organismes survivent dans notre environnement ?” et

“Quels sont leurs besoins ?”. Des corrélations avec les besoins des hommes ont ensuite été

établies. Tout comme les hommes ont besoin de se nourrir, de boire, de respirer ainsi que

d’éliminer leurs déchets pour survivre, les micro-organismes ont les mêmes besoins et ainsi

réalisent des réactions similaires. Les enfants ont effectué un jeu afin de comprendre les

besoins des micro-organismes. Ils disposaient de plusieurs images d’aliments (eau, sel,

sucre, poivre, matière grasse, protéines) ainsi que de plusieurs images de matériaux (fer,

pierre, verre, savon). Ils ont dû placer dans une boîte de Petri les éléments indispensables à

la croissance d’un micro-organisme.

Il a été ensuite abordé l’effet de la température sur les micro-organismes. Ici les

expériences ne devaient être réalisée que dans une séance ultérieure, c’est pourquoi, pour

les CP, des mimes, un pour chaque classe de température (très chaud, très froid, 37°C) ont

été réalisés.

Après cela, les enfants ont été amenés à réfléchir sur la propagation et la

reproduction des micro-organismes.

Beaucoup

Moyen

Peu

Figure 12 : Dessin représentant la présence des micro-organismes sur le corps humain.

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En l’absence de réelles expériences pour répondre à ces questions et face à la

difficulté rencontrée pour émettre des hypothèses il a été choisi de ne pas suivre de

démarche scientifique mais d’aborder ces notions, dans une logique d’observations et

d’interprétations, à partir de vidéos. La première vidéo visionnée était un “time-lapse”

montrant l’aspect d’un verre de lait exposé à l’air libre au cours du temps. Les enfants ont

rapidement compris que les micro-organismes se développent dans le lait et consomment

les nutriments. La vidéo leur a également permis de se rendre compte de la vitesse de

prolifération de ces derniers.

La seconde vidéo présentait le mode de reproduction des bactéries. A partir de

celles-ci trois grandes phases ont été identifiés : la croissance d’une cellule mère, le début

de la division binaire puis la séparation en deux cellules filles (qui vont ensuite à leur tour

grandir et se dédoubler…). La séance a été close par un exercice de schématisation du

processus observé.

4) Quatrième séance : Le contrôle des micro-organismes

nuisibles

La quatrième séance a débuté avec la séparation des micro-organismes en deux

groupes : les micro-organismes “domestiqués” et les micro-organismes “sauvages”.

Ces deux groupes de micro-organismes ont été introduits via des comparaisons avec de

grands animaux.

Il y avait alors d’un côté ceux que l’homme a domestiqués pour les mettre à son

service comme la vache pour son lait, le chien pour sa compagnie, le cochon pour sa

viande…

Et d’un autre ceux dit sauvages qui peuvent être dangereux ou non pour l’homme :

par exemple les moustiques qui peuvent être nocifs pour l’homme comme certains micro-

organismes ou encore l’écureuil qui est un animal sauvage mais absolument inoffensif,

comme certains micro-organismes présents dans l’air ou à la surface de la peau…

La séance a ensuite été tournée sur les micro-organismes “sauvages” et

potentiellement dangereux ainsi que sur les différentes manières pour s’en débarrasser.

Toujours en suivant une démarche scientifique auprès des élèves, la problématique

suivante a été trouvée : “Comment limiter le développement et la propagation des

microorganismes dangereux dans notre environnement ?”

Les enfants ont alors énoncé plusieurs hypothèses dont parmi elles, celles correctes,

qui ont été vérifiées.

La première était que les températures éloignées de 37°C (froid, chaud) ont un effet

négatif sur la croissance des micro-organismes. Les températures très chaudes permettent

de tuer les micro-organismes et les températures très froides limitent leur croissance.

La seconde était que les antiseptiques, les savons et les antibiotiques permettent de

lutter contre les microorganismes à l’origine de maladies.

Trois expériences ont alors été mises en place pour cette séance. Toutes ont été

effectuées sur des souches de bactéries lactiques issues de yaourt.

Pour la première expérience, le but était de mettre en évidence l’effet de différentes

températures sur les bactéries lactiques situées dans le yaourt. Ont ainsi été testé les

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23

températures froides (culture mise au réfrigérateur), la température ambiante (culture

témoin) ainsi que la température très chaude (passage des bactéries dans le feu à l’aide

d’une oese, puis ensemencement).

Une deuxième expérience a mis en évidence l’effet du sel sur les bactéries lactiques.

En effet, le sel va avoir pour effet de limiter la croissance les bactéries en diminuant l’activité

de l’eau du milieu. Deux boîtes ont été ensemencées, l’une a servi de témoin et dans l’autre

du sel a été ajouté avant de les incuber.

La troisième expérience est très similaire avec la seconde. Cependant, ce sont les

antiseptiques et non le sel qui ont été testés.

5) Cinquième séance : L’utilisation des micro-organismes

dans l’alimentation

Le but de cette cinquième séance était de nuancer l’image souvent négative que les

enfants ont des micro-organismes. Ainsi il était important de leur montrer que l’on ne

cherche pas toujours à les éliminer car ils ne sont pas nécessairement nocifs mais peuvent

au contraire être très utiles notamment pour l’élaboration de produits alimentaires, comme le

pain.

La notion de micro-organismes “domestiqués” a donc été ré-introduite autour de la

problématique : “En quoi les micro-organismes “domestiqués” sont-ils utiles pour la

confection d’aliments et comment les utiliser ?” Après leurs avoir donné quelques exemples

de produits alimentaires faisant intervenir des microorganismes, l’exemple du pain a été pris.

Il a ensuite fait l’objet d’une plus ample réflexion avec l’activité suivante.

Pendant la fabrication du pain, certains s’occupaient de la réalisation des témoins

négatifs (pain sans levure) et d’autres du pain avec levure. Chaque pâte a ensuite été

déposée dans un verre en plastique annoté du prénom de l’élève et d’un trait marquant le

niveau initial de la pâte (pour faciliter le suivi du gonflement et pouvoir potentiellement le

quantifier).

Figure 13 : Photographies de la fabrication du pain avec et sans levures.

Page 25: Les micro-organismes dans notre quotidien et les ...ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/compte_rendu_.pdf · Figure 6 : Représentation des micro-organismes par les élèves avant

24

La suite de l’activité a été d’observer le gonflement ou non de la pâte. Ensuite, une

dégustation de produits finis provenant de l’industrie alimentaire a été réalisée.

Celle-ci avait pour but de leur faire comprendre l’importance des levures dans les

produits à base de farine et les différences qu’elles apportent au niveau du goût et de la

texture d’un produit.

La question suivante fut alors soumise aux enfants : “Comment les levures créent-

elles ces bulles d’air dans le pain ?”. Cela a ainsi permis de faire le lien avec les séances

précédentes et de comprendre l’origine des « bulles » de la mie du pain. Ils ont également

pu comprendre l’utilisation d’eau tiède pour faire la pâte à pain permettant un meilleur

développement des levures.

6) Séance finale

Une dernière séance a finalement été proposée afin que les enfants réalisent tous

ensemble un poster reprenant les différentes informations importantes de l’ensemble des

séances et puissent ainsi plus facilement les présenter lors de la journée de Gentilly

(journée organisée par l’ASTEP ou étaient présentes d’autres écoles). Les enfants sont

ensuite allés présenter leur poster devant d’autres classes d’élèves lors de cette journée

IV) Discussion

1) Concernant le déroulement des séances

Les leçons se sont déroulées avec des élèves de différents niveaux. En effet, il y

avait trois classes : une de CP, une de CP/CE1 et une de CE1/CE2. Un énorme écart entre

les CP et les CE2 a été observé. Les CP étaient moins attentifs que les CE1/CE2 et ne

savaient pas suffisamment lire et écrire. Le contenu des séances a donc dû être adapté afin

de ne pas perdre leur attention avec des contenus trop difficiles pour les plus jeunes et trop

faciles pour les CE2.

Premièrement, les diaporamas des classes CP et CP/CE1 contiennent un minimum

de texte. Ils passent donc moins de temps à déchiffrer les inscriptions sur les diapos et plus

de temps à réfléchir ensemble à des hypothèses pour résoudre des problématiques.

Ensuite, les CP ayant tendance à se dissiper plus facilement, des activités ont été

mises en place en plus de celles communes aux trois classes. Cela leur a permis de rester

concentrés tout en s’amusant.

Enfin, les séances avec les CP et les CP/CE1 étaient centrées sur un unique thème

alors que les facilités de compréhension des CE1/CE2 ont permis de s’aventurer plus loin

dans la découverte des microorganismes.

Afin de mieux gérer les séances avec les enfants, il aurait été souhaitable d’observer

les autres classes et les moyens mis en place pour les maintenir concentrés. En effet, il

aurait été intéressant de mettre en commun les méthodes de travail des différents groupes

pour voir celles qui étaient efficaces et essayer de les appliquer dans toutes les classes.

Cela aurait permis de trouver des solutions plus adaptées pour améliorer la méthode de

transmission des connaissances.

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Néanmoins, il y a eu une forte communication entre les groupes. Chaque groupe

faisait part de son ressenti et des difficultés rencontrées suite aux séances. En effet,

quelques problèmes ont été rencontrés dans les trois classes. Notamment la présence

d’élèves dissipés qui empêchaient leurs camarades de se concentrer. Les étudiants ont dû

s’adapter et apprendre à gérer ce genre d’élèves avec l’aide des enseignantes en leur

portant une attention particulière.

Les enseignantes ont en effet été essentielles lors des séances, mais également en

dehors en faisant des piqûres de rappel avec les élèves avant les séances suivantes qui ont

permis aux enfants d’assimiler tout ce qui leur a été appris lors des interventions. Grâce à

cela aucun élève n’a eu de difficulté à suivre les séances, ils étaient réceptifs et préparés.

2) Conduite de projet

En ce qui concerne la conduite de projet, les objectifs ont été fixés dès le départ, ce

qui a permis de bien cadrer le sujet. Chaque séance s’est vue attribuée un thème précis ce

qui a permis d’être efficace et de gagner du temps lors de leur création.

En parallèle, la mise en place d’un planning a également permis de définir le travail

qu’il y avait à faire et du temps qu’on devait y consacrer. Le planning réalisé en tout début

de projet n’a pas été totalement respecté mais a été adapté au fur et à mesure de l’avancée

du programme. Il constituait une ligne de conduite dans le déroulement des travaux et

permettait de hiérarchiser ce qui restait à faire. Ultérieurement cette gestion dans le temps

s’est trouvée très utile pour l'enchaînement des séances devant les élèves.

La gestion du budget a quant à elle été un peu plus compliquée. En effet, les fonds

étant uniquement donnés lorsqu’une demande est effectuée préalablement, cela a entraîné

de nombreuses complications dues sans doute à un manque d’anticipation des besoins

précis de chaque séance. En effet, des impressions en grand nombre devaient être faites

régulièrement avant les séances et elles n’avaient pas été incluses dans le budget

prévisionnel de la séance.

En ce qui concerne la construction en elle-même de la séance, celle-ci a eu lieu de

manière centralisée. En effet, l’objectif, le contenu, ainsi que les activités de chaque séance

ont tout d’abord été décidées en commun. Par la suite, chaque sous-groupe était assigné à

la réalisation concrète d’une ou deux séances. Elles ont ensuite été mises en commun et ré-

adaptées au niveau de chaque classe par le groupe correspondant. Cette organisation a

permis d’avoir un fond de travail commun, des contenus adaptés à chaque niveau et de

réduire le temps de travail de chaque sous-groupe. Au final, chaque élève a eu la même

base de connaissance et certain ont pu approfondir. A posteriori cela a facilité les demandes

de matériels puisqu’elles étaient groupées. De même, comme les activités étaient

communes à chaque groupe, cela a facilité la gestion des activités car elles ont pu être

testées une seule fois. Cela a ainsi permis de réduire à la fois la charge de travail de chaque

membre du groupe, mais aussi de simplifier la préparation de chaque séance.

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De plus, une rencontre préalable avec les élèves de chaque classe a eu lieu pour

rencontrer les professeures, avoir un premier aperçu du fonctionnement des élèves et de la

façon dont devaient être organisées les séances. Cela a également permis d’évaluer les

connaissances initiales des élèves et de tester les méthodes pédagogiques qui avaient été

imaginées pendant le travail commun. Cette séance d’approche a aussi suscité l’intérêt des

élèves juste avant le début des séances réelles. Enfin, cela a permis de faire une première

reconnaissance de la classe afin de mieux gérer plus tard l’agencement des différentes

activités.

Finalement, une séance récapitulative a eu lieu juste avant la journée de

présentation des élèves à la salle de Gentilly. Cette séance avait un double objectif : vérifier

que les élèves avaient compris ce qui leur avait été présenté dans son ensemble et préparer

la journée à Gentilly afin de bien définir ce que les élèves devaient dire. Cette séance a

également permis de faire un bilan général sur les séances avec les enseignantes et de leur

laisser une trace écrite.

3) Communication

Ce projet faisant intervenir de nombreux agents (étudiant, ASTEP, ENSAIA, l’école

primaire), il était indispensable d’avoir de bons supports de communication pour la bonne

réalisation du projet.

La communication entre les étudiants s’est bien passée, notamment grâce à

l’utilisation d’un drive mettant en commun les travaux de chacun instantanément et

permettant à chacun d’y avoir accès. Une conversation Facebook a aussi été mise en place,

elle permettait d'être en contact avec chacun, de pouvoir se donner les lieux de rendez-vous

et d’être au courant des questions posées et des réponses données.

De plus, après chaque séance, une réunion était tenue entre étudiants afin de parler

des ressentis de chacun sur la séance qui venait de se dérouler (ce qui a fonctionné,

intéressé les élèves ou au contraire ce qui a moins bien fonctionné).

Cependant, la communication avec l’ASTEP a été plus compliquée. En début de

projet, une prise de contact a été faite par mail par l’ASTEP (demande des noms des

étudiants et attribution des classes). Mais suite à notre réponse, il n’y a plus eu de

communication directe avec l’ASTEP. Cela a posé problème notamment car le groupe n’a

pas été prévenu donc n’a pas pu participer à la journée de formation pédagogique. D’autre

part, des informations essentielles n’étaient pas directement transmises, comme la date de

la journée à Gentilly ou le fait que la présence des étudiants aurait été nécessaire pour

installer les stands. La plupart de ces informations étaient transmises par les professeurs

des écoles. Il y a, en effet, eu une rupture dans la chaine de communication entre l’acteur

ASTEP et l’acteur étudiants. Pour essayer de pallier à ce problème, il aurait été possible de

relancer l’ASTEP afin de reprendre le contact avec eux ou encore de constituer une base de

donnée accessible pas ces deux acteurs (un drive ou un site internet) qui permettrait aux

étudiants d’accéder aux informations n’importe quand et n’importe où et à l’ASTEP d’avoir

les informations nécessaires concernant notre groupe.

L’objectif de Mr Borges était d’encadrer ce projet. Il a été à l’écoute des questions et

proposait des solutions à celles-ci. De plus, il tenait à être informé de l'avancée des

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réflexions ainsi que du contenu des séances afin de s’assurer de la bonne avancée du

projet. Malgré cela, il a laissé une autonomie dans ce projet, notamment dans la confection

des séances, ce qui est indispensable à la formation d’un ingénieur. Pour améliorer

davantage la communication avec Mr Borges, il aurait été possible de le mettre, ainsi que

chacun des étudiants, en copie de tous les mails de communication entre nous, avec

l’ASTEP et avec lui. Il aurait aussi pu avoir accès à la base de données évoquée

précédemment pour faciliter la transmission d’information.

La relation avec les professeures des écoles a été très bonne. Chaque enseignante

était en contact par e-mail avec un des étudiants qui intervenait dans sa classe. Elles ont

aussi laissé beaucoup de liberté dans la mise en place des séances mais étaient présentes

lorsque les élèves étaient plus dissipés et pour nous conseiller. En fin de séance, chaque

groupe avait une discussion avec son institutrice pour parler de la séance écoulée (ressentis

sur ce qui a marché ou non) et sur la séance qui allait suivre (sujet et expériences/activités

réalisées).

Conclusion

Le bilan de ces séances est assez positif. Les enfants ont assimilé le concept d’une

démarche scientifique et en sont même ressortis avec de bonnes connaissances sur les

micro-organismes. Ils ont semblé être intéressés par tout ce qui leur était proposé et

impliqués dans les expériences mises en place. Quelques problèmes d’attention ont

cependant été rencontrés avec certains élèves, notamment les plus jeunes, mais des

solutions ont été trouvées pour pallier à ce manque de concentration.

Du point de vue de l’école et de l’ASTEP, les objectifs ont été atteints et les

enseignantes de l’école primaire ont été satisfaites. Toutefois, quelques améliorations

auraient pu être apportées dans la conduite de projet ainsi que dans la communication au

sein du groupe et des différents commanditaires ainsi que dans la gestion des budgets.

Enfin, ce projet a permis d’expérimenter divers aspects de ce qu’est gérer un projet

et de s’organiser en conséquence. En effet, des problèmes d’organisation lors d’un projet à

plusieurs sont souvent rencontrés. Résoudre les problèmes de ce projet a donc posé les

bases d’une expérience utile et ré-employable pour tous les projets à venir.

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Résumé

Mots clefs : démarche scientifique, micro-organismes, pédagogie, vulgarisation scientifique,

conduite de projet

Key words : scientific method, microorganisms, pedagogy, scientific popularization, project

carrying

L’objectif de ce projet fut d’enseigner les bases de la microbiologie à de jeunes

enfants à l’école élémentaire. Encadré par une association appelée l’ASTEP, cinq séances

ont pu être convenues avec les instituteurs. Finalement, une première séance a été ajoutée

afin de rencontrer les enfants et de connaître leur niveau de connaissance générale sur les

micro-organismes ; de même, une dernière séance a été mise en place afin de les aider à la

réalisation d’un poster pour la représentation à Gentilly. En effet, à la fin de toutes ces

séances, les enfants ont dû participer à une journée organisée par l’ASTEP au cours de

laquelle ils ont présenté leur poster à d’autres élèves.

Avant d’intervenir dans les classes, un premier travail a été réalisé pendant plusieurs

semaines durant lesquelles les connaissances ont été vulgarisées, la forme et le fond des

séances préparés et les expériences testées et approuvées. Au cours des cinq séances

pédagogiques, la démarche scientifique a permis d’aborder diverses notions sur les micro-

organismes. Pour chacune des séances, des hypothèses et une problématique ont été

établies avec les enfants, suivies d’expériences permettant de confirmer ou de démentir les

hypothèses de départ.

Cette expérience a permis d’enrichir les connaissances des enfants sur un sujet

aussi complexe que les micro-organismes et de les sensibiliser dès le plus jeune âge à la

méthode scientifique, mais elle fût tout aussi enrichissante pour les étudiants en terme de

pédagogie et de conduite de projet, notamment au travers des difficultés rencontrées.

The main goal of this project was to teach microbiology basis to young children from

primary school. With the help of an association called ASTEP, five lessons were decided to

be created with the teachers. Eventually, another lesson was made before those which were

planned in order to meet the students and to understand what was their general knowledge

about microorganisms. For the same reason, one last lesson occurred at the end of the

project in order to help children creating their presentation for the Gentilly performance.

Indeed, at the end of all the lessons, children attended to a meeting organised by the ASTEP

in which they performed their presentation in front of children of the same age.

Before the first meeting with the students, a first work had to be achieved. Indeed,

during a couple of weeks the knowledge was popularized, the lessons prepared and the

experiences tested in laboratory. During the five lessons, the scientific method was the

support for several topics on the microorganisms. For each lesson, hypothesis and issues

were set and questioned with the students. All of them were followed by experiences which

confirmed or disclaimed the first hypothesis.

This event has allowed children to improve their knowledge on a complicated subject

such as the microorganism. It also made them aware of the scientific method at a younger

age. However, for the members of the project, it had brought them plenty knowledge in

terms of pedagogy and project carrying, especially thanks to the difficulties met during the

project.