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Cycle et niveau de classe : 

Lycée, Terminale EDS

 

Objectifs pédagogiques : 

Réaliser un dosage colorimétrique du cortisol afin de mettre en évidence l’augmentation de sa concentration sérique lors de la phase de résistance

 

Compétences et capacités travaillées :

- Acquérir numériquement des données
- Utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données.

 

Outils numériques - intérêt et limites

Minispectro : est un spectrophotomètre fabriqué à partir d'un microcontrôleur Arduino Nano, d'un capteur de spectre AS7341, d'une DEL et d'un écran LCD. Le boitier est imprimé à l'aide d'une imprimante 3D. Le minispectro est dirigé par une interface graphique très intuitive pour les élèves et les professeurs.

L'utilisation de ce mini spectro est proche des spectrophotomètres que l’on trouve habituellement dans les lycées. Il permet à nos élèves une première approche, très pédagogique, de la spectrophotométrie. Cependant, le capteur est sensible à seulement 8 longueurs d’ondes, il y a donc une extrapolation des spectres d’absorption.

Contextualisation :

Le cortisol est l’hormone qui intervient dans la phase de résistance du stress aigu.Vous êtes neuf binômes à collaborer sur une même étude pour doser le cortisol du sérum d’étudiants. Des étudiants ont subi des prélèvements lors de deux périodes : la première période sans examen universitaire et la seconde avant des examens. (Le laboratoire voisin de recherche vous confie ses prélèvements pour analyse du cortisol).

Présentation (organisation, consignes et supports)

Organisation :

Séance de 2 heures en binôme

 

Consigne :

A l’aide d’un dosage colorimétrique, on cherche à montrer une augmentation du cortisol sanguin en cas de stress aigu lors de la phase de résistance.

 

Support :

 

 

Lecture des absorbances

Après avoir réalisé les différentes cupules pour le dosage Elisa, utilisez le minispectro pour mesurer les absorbances de votre gamme étalon et des individus X, Y, et Z des cuves mises à disposition.

1. Réaliser le blanc avec de l'eau distillée, 

2. Choisir la longueur d'onde 515 nm,

3. Utiliser l'onglet Colorimétrie pour lire les différentes absorbances,

4. A l'aide d'un tableur, construire la représentation graphique de votre gamme étalon (absorbance en fonction de la concentration) et en déduire les concentrations des échantillons X, Y et Z,

5. Interpréter les résultats obtenus pour l'individu étudié (échantillon X et Y) et de l'échantillon Z,

6. Confronter vos résultats expérimentaux de votre individu pour les échantillons X et Y à une étude statistique pour déterminer si vos résultats semblent fiables.

 

Fichier Calc "Etude statistique des résultats obtenus pour différents individus

 

Pour aller plus loin : 

Aide à l’utilisation de l’interface graphique du Minispectro (intuitive)

Tutoriel pour la fabrication du Minispectro

 

 

Bilan et retour des élèves :

Une activité pratique dense comportant un test Elisa, un dosage colorimétrique et une analyse d’étude statistique. L’exemple utilisé est fictif et ne repose sur aucune recherche ou publication. La gamme étalon et les échantillons pour le minispectro sont réalisées par le technicien en utilisant une gamme de rose à partir du choux rouge.

« Pour ma part, j'ai trouvé le TP sur le cortisol très formatif, j'ai pu utiliser le mini spectrophotomètre ce qui est intéressant pour faire un pont entre la Chimie et la SVT. De plus j'ai eu l'occasion d'apprendre les fonctionnalités calculatoires du logiciel tableur que je ne connaissais pas, comme les barres d'incertitude ou les calculs d'écart type et moyenne. Enfin l'utilisation des micropipettes c'est toujours sympa donc cela m'a vraiment plu. »

« Pour le tp sur le cortisol, nous avons utilisé un test elisa où nous avons observé les couleurs de chaque solution. Nous avons donc appris à utiliser un spectrophotomètre et préparer des solutions, ce qui peut être amusant. Les tp sont simples, ludiques, passionnants et enrichissants. »

 

Exemples de production :

 

Graphique représentant l’absorbance en fonction de la concentration en cortisol

 

On observe que l’individu z a une forte concentration en cortisol (680.931555 µmol/L), proche de la concentration de l’individu x (667.161851 µmol/L). L’individu y a une concentration bien plus faible de 380,620859 µmol/L.

Or nous savons que l’individu x est en période d’examen ce qui est source de stress contrairement à l’individu y qui est éloigné de sa période d’examen, il n’y a pas de source de stress. De plus, nous savons que le cortisol est l’hormone qui intervient dans la phase de résistance du stress aigu, c’est-à-dire qu’il y a une forte sécrétion de cortisol dans une situation de stress c’est le syndrome de Cushing.

On peut donc en déduire que l’individu z est lui aussi en situation de stress, il présente en effet une forte concentration de cortisol.

Cependant ces résultats ne sont pas suffisants, il faudrait réitérer l’expérience avec plusieurs autres individus.

On observe que la concentration en cortisol de l’individu y (380,620859 µmol/L) hors période examen se trouve dans l’intervalle de confiance.

Mais on remarque que les concentrations en cortisol des individus x et z est très élevés (667.161851 µmol/L et 680.931555 µmol/L) avant l’examen et ne se trouve pas dans l’intervalle de confiance de la moyenne. On peut donc en conclure que nos résultats des concentrations de x et z ne sont pas assez pertinents.