Label vert: La larve mangeuse de plastique

Nom : LE TOQUIN Juliette, SOUFIANI Noha, BOUATIR Fatima Ezzahraa, FERNANDES PEREIRA Alizée

Projet : La larve Galleria Mellonella mangeuse de plastique (PS/PEBD)

Introduction:

Le plastique est une matière qui pollue énormément et elle se retrouve bien trop souvent dans l’environnement. Le problème qui se pose est la dégradation totale ou partielle du plastique. On souhaite donc au travers de notre projet présenter une nouvelle méthode de dégradation du plastique qui est encore en cours de développement. En effet, des recherches récentes ont essayé de déterminer la capacité de certaines larves à dégrader le plastique.

Objectif : Notre projet a pour but d’étudier l’efficacité de l'une des larves étudiées, la larve Galleria Mellonella, à dégrader le plastique et de pouvoir comparer les différents résultats. Dans notre cas, nous prendrons deux types de plastiques différents: du polyéthylène basse densité (PEBD) et du polystyrène (PS). En effet, nous cherchons donc à mettre en confrontation nos différentes expériences.

Etude bibliographique et documentation
Création d'un poster
Expérience au Fablab (Biologie-Chimie et Prototypage)

Galleria mellonella (Gm) est une espèce de Lepidoptera dans la famille Pyralidae. Nommée teigne de ruche, c'est une larve que l'on utilise principalement pour la pêche. Son cycle de développement varie de 4 semaines à 6 mois selon les conditions et comprend 4 phases (œuf, larve, nymphe et adulte). C'est dans les alentours de mars qu'elle se développe et atteint son pic autour d’août. Dans le cadre de ce projet, nous allons nous intéresser seulement à son stade de larve.

Expérimentation/Manipulation:

I/ Protocole expérimental: Préparation des tests + témoin

Fablab prototypage:

1. Broyer les bouteilles en PEBD

Fablab de biologie:

2. Nettoyer les béchers/erlenmeyers/cristallisoirs à l'éthanol

3. Faire des copeaux de cire d'abeille à l'aide d'un économe/scalpel

4. Émietter le PS en petits morceaux

5. Avant toutes préparations, peser les récipients, le PEBD, le PS, les copeaux de cire, et les larves à l'aide d'une balance de pesée

6. Mises en places des tests/témoins* :

Témoin: Bécher de 500 ml + 10.85 g de cire + 43 larves Gm (18.855 g)
Test 1: Bécher de 250 ml (90,5968g) + 10.85 g de cire + 34 larves Gm (15.9 g) + 0.7 g de PS
Test 2: Bécher de 250 ml (118,57g) + 10.85 g de cire + 36 larves Gm (15.5419 g) + 10.8 g de PEBD
Test 3: Erlenmeyer de 250 ml (134,4g) + 36 larves Gm (16.05g) + 17.15 g de PEBD
Test 4: Erlenmeyer de 250 ml (134,6g) + 44 larves Gm (20,27g) + 1 g de PS
Test 5: Cristallisoir de 795 g + 29 larves Gm (14.6296 g) + 2,6301 g de PEBD (film alimentaire). Le cristallisoir est recouvert par son couvercle en verre.
Test 6: Cristallisoir de 991.84 g + 10.88 g de cire + 38 larve Gm (18.1318 g) + 2.7634 g de PEBD (film alimentaire). Le cristallisoir est recouvert par son couvercle en verre.
Test 7: Bécher de 800 ml (243.38 g) + 38 larves (18.547 g) + 1.0735 g de PS

7. Mettre les tests/témoin dans une grosse boîte en plastique que l'on mettra dans une salle close, sans lumière, à 22-23°C.

* récipients couverts avec du papier aluminium rempli de petits trous

Matériel nécessaire à la réalisation de nos expériences:

Fablab de Biologie: 350 larves Gm vivantes, bloc de cire d'abeille, 1 bécher de 500 ml, 2 béchers de 250 ml, 2 erlenmeyers de 250 ml, 2 cristallisoirs, papier aluminium alimentaire, une Brucelles en plastique, plaque de polystyrène, 2 bouteilles en PEBD, thermomètre mercure, scalpel, économe
Fablab de Chimie: Accessoire ATR diamant, éthanol de nettoyage
Fablab prototypage: broyeuse

II/ Observations:

Dates, T(°C),	Témoin	Test 1	Test 2	Test 3	Test 4	Test 5	Test 6	Test 7
27/03/2023, 14h40, 22°C	8 mortes	8 mortes	10 mortes	X	X	X	X	X
29/03/2023, 16h21, 23°C	6 mortes	1 morte	4 mortes	12 mortes	9 mortes	X	X	X
31/03/2023, 9h57, 23°C	4 mortes*	5 mortes	1 morte*	8 mortes* + perte de PE	13 mortes*	X	X	X
03/04/2023, 11h17, 22°C	2 mortes *	0 morte	5 mortes *	5 mortes	10 mortes	X	X	X
05/04/2023, 11h, 22.5°C	0 morte *	0 morte *	0 morte *	0 mortes	6 mortes	X	X	X
07/04/2023, 12h, 24°C	0 morte	2 mortes	0 morte	1 morte	0 morte	X	X	X
11/04/2023, 13h53, 23°C	1 morte	0 morte	0 morte *	1 morte	1 morte	2 mortes	X	X
13/04/2023, 10h30, 23°C	0 morte	0 morte	0 morte	0 morte	0 morte	1 morte	1 morte	1 morte (+1 cocon)
14/04/2023, 14h, 22,5°C	0 morte	0 morte	1 morte	0 morte	1 morte	1 morte	0 morte	5 mortes
18/04/2023, 13h20, 23,5°C	1 morte	1 morte	1 morte	4 mortes	1 morte	1 morte	1 morte	8 mortes

23/03/2023, 12h, 23°C: mise en place du témoin et des tests 1 et 2 (arrivée des larves depuis 2j (au frais))
27/03/2023, 14h50, 22°C: mise en place des tests 3 et 4 (arrivée jour même)
07/04/2023, 12h, 24°C: mise en place du test 5 (arrivée des larves la veille (au frais))
11/04/2023, 15h15, 23°C: mise en place des tests 6 et 7 (arrivée des larves le 6/04/23 (au frais))

05/04/2023: diminution forte de la cire

* présence de soie

À la fin de l'expérience :

Témoin

Test 1

Test 2

Test 3

Test 4

Test 5

Test 6

Test 7

durée

3 semaines et 1 jour

2 semaines et 6 jours

1 semaine

5 jours

final

20 larves vivantes : 6,4352g

et un cocon

17 larves vivantes: 6,1753g

14 larves vivantes: 4,7291g

et un cocon

5 larves vivantes: 1,6712g

2 vivantes: 0,7676g

et un cocon

23 vivantes: 10,462g

et un cocon

35 vivantes: 14,966g

et un cocon en formation

23 larves vivantes: 9,647g

et un cocon

Photos des temoin/tests au début etde l’expérience :

Photos des témoin/tests à la fin de l’expérience:

III/ Analyses expérimentales

Analyses IR en ATR:

Nom du plastique

PEBD

Pic(s) caractéristique(s)

Alcane

Elongation C-H: 2850-3000 cm^-1 (forte intensité)
Déformation C-H: 1350-1480 cm^-1 (moyenne intensité)

Alcane

Elongation C-H: 2850-3000 cm^-1 (forte intensité)
Déformation C-H: 1350-1480 cm^-1 (moyenne intensité)

Aromatique

Elongation C-H: 3000-3100 cm^-1 (moyenne intensité)
Déformation C-H: 680-900 cm^-1 (forte intensité)
Elongation C=C: 1500-1650 cm^-1 (forte intensité)

Analyse en début expérience: 31/03/2023

Analyse en fin expérience: 18/04/2023

EXPLOITATION DES RESULTATS

Comparaison du spectre IR du PEBD avec les deux spectres des "Larves test 2" et celui des "Larves test 3": Nous pouvons observer que les pics caractéristiques du PEBD ne sont pas présents sur les spectres des larves, dont les tests sont composés de PEBD. Pour illustrer ce propos, nous pouvons relever que les 2 pics de forte intensité à 2800 cm^-1et 2900 cm^-1 présent sur le spectre IR du PEBD, ne sont pas observable sur sur les spectre du test 2 et 3.
Comparaison du spectre IR du PS avec les deux spectres des "Larves test 1" et celui des "Larves test 4": Même observation que celle pour le PEBD: nous n'observons pas de pics caractéristiques du PS sur les spectres des larves.
Comparaison du spectre IR des "Larves du témoin" avec tous les autres spectres des larves: Les spectres des larves sont tous similaires malgré leurs conditions différentes.
Comparaison du spectre des plastiques de départ (PEBD, PS, film plastique) avec les plastiques de fil d’expérience: Ce sont les mêmes.

CONCLUSION

Notre expérience a permis l’étude et l’observation du développement des larves Galleria Mellonella. Celles exposées uniquement aux plastiques s’en sont nourries et semblent anormalement plus grandes et grosses que celles se nourrissant aussi de cires. La spectroscopie IR en ATR ne présente pas de résultats concluants, car elle ne permet pas de obtenir une analyse de caractérisation assez précise. La présence de résidus de PS et PEBD est donc indiscernable.

Les résultats observés peuvent avoir été causé par de nombreux paramètres que nous avons du changer comparer à ceux établit dans les articles de références. Ainsi nous avons utilisé des plastiques (PEBD et PS) non stérilisés, effectuer des analyses IR en ATR, effectuer nos tests dans des béchers/erlenmeyers/cristallisoirs. Or eux, dans leurs cas, le plastiques avaient été stérilisés avant son introduction dans les tests à partir d’éthanol, ils ont caractérisé leurs éléments à travers des analyses plus précisent de l'ATR: FTIR, GC-MS ou l'imagerie hyperspectral.

BIBLIOGRAPHIE

Lou, Yu, et al. « Biodegradation of Polyethylene and Polystyrene by Greater Wax Moth Larvae ( Galleria Mellonella L.) and the Effect of Co-Diet Supplementation on the Core Gut Microbiome ». Environmental Science & Technology, vol. 54, no 5, mars 2020, p. 2821‑31. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1021/acs.est.9b07044
Yang, Jun, et al. « Evidence of Polyethylene Biodegradation by Bacterial Strains from the Guts of Plastic-Eating Waxworms ». Environmental Science & Technology, vol. 48, no 23, décembre 2014, p. 13776‑84. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1021/es504038a
Cassone, Bryan J., et al. « Role of the Intestinal Microbiome in Low-Density Polyethylene Degradation by Caterpillar Larvae of the Greater Wax Moth, Galleria Mellonella ». Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 287, no 1922, mars 2020, p. 20200112. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1098/rspb.2020.0112
Bombelli, Paolo, et al. « Polyethylene Bio-Degradation by Caterpillars of the Wax Moth Galleria Mellonella ». Current Biology, vol. 27, no 8, avril 2017, p. R292‑93. ScienceDirect, https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.02.060.