2) Notre application expérimentale

La théorie de M. Sternheimer fonctionne-t-elle réellement ? Après avoir compris la théorie de Joël Sternheimer, nous nous sommes lancés dans une expérience visant à "vérifier", par nos propres moyens, l'exactitude de ses démonstrations. Notre expérimentation est donc en quelque sorte de la pièce-maîtresse de notre TPE puisque nous serons en mesure, à terme, de tirer des enseignements de ce que nous observerons, puis interpréterons.

    A-L'auxine

La croissance des plantes est effectué à l'aide d'une hormone, l'auxine. Mais voyons la définition que nous donne à ce sujet le dictionnaire. Une auxine, abrégé en IAA, est l'acide indole-acétique (acide indolacétique), soit une hormone, et même la première hormone végétale découverte (vers 1920). La propriété fondamentale de l'auxine est de stimuler l'élongation cellulaire.

L'auxine est donc une classe d'hormone végétale, une substance de croissance des plantes (une phytohormone). Celle-ci est présente dans toutes les plantes, et se synthétise dans l'apex de la plante, mais aussi dans les bourgeons nouveaux.

Son rôle

La croissance d’une plante est constituée de trois parties : la mitose ou division cellulaire, la différenciation cellulaire et l’élongation cellulaire. C'est dans cette dernière que l’auxine intervient.  Cette hormone est un acide comme son nom moléculaire « acide indole 3-acétique » l’indique, ce qui fait que lorsqu’elle est libérée dans la cellule, elle agit de deux manières.

Dans un premier temps, et par action sur l'activité génique, elle régule la synthèse d'ARN messagers codant pour des protéines nécessaires à l'élongation.

Puis elle agit, parce qu’elle est un acide, au niveau de la paroi squelettique, dont elle entraine le relâchement. Plus précisément, elle agit au niveau de la membrane plasmique, en l’acidifiant. Une fois acidifiées par l’auxine, les enzymes appelées « expansines », situées dans la membrane plasmique, entrent en action entrainant la section des liaisons hydrogènes avec les microfibres de cellulose de la membrane. Ainsi la membrane se ramollie, devenant donc plus extensible.

L'auxine, hormone végétale, un donc un régulateur de croissance.

Le transport de l'auxine se fait d'une manière polarisée, de l'apex vers la base, dans la tige et les rameaux.
L'auxine ayant l'activité la plus importante est l'acide indole-3-acétique, les autres étant des précurseurs à activité auxinique plus faible. 

L'auxine se lie à un récepteur membranaire ce qui déclenche une suite de réactions intracellulaires : effets à court terme (relâchement de la paroi, augmentation de la pression de turgescence, effets à plus long terme (stimulation de la tanscription, synthèse de nouvelles molécules qui s'intègrent à la paroi).

    B-L'expérience

L'objectif de notre expérience est d'agir sur une plante et plus précisément d'influer sa croissance. C'est pourquoi l'auxine joue un rôle fondamental : c'est cette hormone de croissance que nous allons tenter de stimuler et d'inhiber. Mais pour cela, nous avons besoin de fabriquer la protéodie (voir partie précédente) correspondant à la protéine responsable de la synthèse de cette hormone de croissance.

L'expérience se sépare donc en 2 étapes : une première phase consiste à élaborer la protéodie, et une deuxième constitue la réalisation à proprement parler des manipulations expérimentales.

          L'élaboration de la protéodie

Pour réaliser la protéodie, nous avons relevé la séquence d'acides aminés de la protéine correspondant à l'auxine. Nous l'avons trouvée sur une base de données informatique concernant les protéines du vivant. Puis, grâce au tableau universel de Joël Sternheimer, nous avons transcrit chaque acide aminé en une note de musique. La succession de note, soit une partition de musique, est composée grâce à un éditeur de partition de musique (FinaleNotepad). Par ailleurs, nous avons composé deux partitions : une partition stimulante et une partition inhibante.

Par exemple, l’acide aminé Glycine, en se glissant au niveau du ribosome, voit son comportement devenir ondulatoire. Il émet alors un signal. Traduit en onde d’échelle, puis en fréquences audibles pour l’homme, on obtient le « la »  de fréquence 220 Hertz, qui appartient à l’échelle stimulation, et ainsi de suite...

Nous vous invitons à regarder la video concernant cette première étape dans l'Annexe-Bibliographie (cliquez pour l'atteindre).

          L'expérience en elle-même...

Pour mettre en évidence les relations entre musique et plantes, nous allons réaliser notre expérience sur des haricots verts nains de type Phaseolus vulgaris car ils ont la particularité d'avoir une croissance rapide. De plus, les partitions de chaque protéodie ayant été réalisées à partir de la protéine de l'auxine, nous pourrons étendre nos résultats à l'ensemble des plantes puis des végétaux. En effet, cette hormone de croissance est commune à tous les végétaux...

Pour que l’expérience fonctionne réellement, les plantes ont été placé dans des conditions précises, et identiques entre chaque bacs de plants à l'exception de l'exposition aux 2 protéodies. D'abord, le protocole se doit d'être très minutieux pour pouvoir obtenir les résultats les plus fiables possible.

5 minutes par jour, ceux-ci ont été mis en présence ou non de musique...

Cette donnée est capitale puisque l'efficacité de la protéodie est optimale pour une exposition de 5 min/jour. D'ailleurs, notre prmière expérience à échoué à cause de ce paramètre puisque ne n'avions pas pris en compte le temps d'exposition, nous nous acharnions alors sur des expositions d'environ 20 à 30 minutes ! De plus, il y avait deux erreurs de transcription dans la protéodie réalisée. La protéodie ne correspondait donc plus totalement à la suite d'acides aminés correspondants. Ce fut un échec car nous n'avons pas pu constater les résultats espérés, c'est-à-dire que les plants "stimulés" aient grandi plus vite que les plants "inhibés"

Nous vous invitons à regarder la video concernant cette deuxième étape dans l'Annexe-Bibliographie (cliquez pour l'atteindre).

          Déroulement de l'expérience

Chaque jour à l'aide d'enceintes, nous avons mis deux bacs de plants en présence de musique, le troisième servant de témoin et n'étant donc jamais mis en présence de musique.

Pour le pot à l'auxine stimulée, la partition jouée correspond à une séquence d'acides animés qui stimule la croissance des plants : protéodie stimulante

Pour le pot à l'auxine inhibée, la protéodie jouée correspond à une séquence d'acides animés qui inhibe la croissance de plants : la protéodie inhibante

          Résultats

Au fur et à mesure de l'avancement de l'expérience, nous avons constaté des évolutions bien distinctes de nos plants.

Nous avons reporté dans un tableau les tailles respectives des plants à la fin de l'expérience pour chaque bac:

Mesure des plants après 10 jours de traitement à la protéodie

Si l'on prend en compte les tailles moyenne de chaque pot, on obtient les résultats suivants : les plants stimulés sont 13 % plus grands que les plants témoins (2.6 cm d'écart) et 2.3 fois plus grands que les plants inhibés (12.3 cm d'écart).

Nous avons ensuite traduit ces résultat par un graphique :

          Interprétation