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
1
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
2
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
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
3
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.
4
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
5
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
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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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
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.
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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.
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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
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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
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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.
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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.