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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 Ă©normĂ©ment et elle se retrouve bien trop souvent dans l’environnement.  Le problème qui se pose est la dĂ©gradation totale ou partielle du plastique. On souhaite donc au travers de notre projet prĂ©senter une nouvelle mĂ©thode de dĂ©gradation du plastique qui est encore en cours de dĂ©veloppement. En effet, des recherches rĂ©centes ont essayĂ© de dĂ©terminer la capacitĂ© de certaines larves Ă  dĂ©grader 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
  • CrĂ©ation d'un poster
  • ExpĂ©rience au Fablab (Biologie-Chimie et Prototypage)


Galleria mellonella (Gm) est une espèce de Lepidoptera dans la famille Pyralidae. NommĂ©e teigne de ruche, c'est une larve que l'on utilise principalement pour la pĂŞche. Son cycle de dĂ©veloppement varie de 4 semaines Ă  6 mois selon les conditions et comprend 4 phases (Ĺ“uf, larve, nymphe et adulte). C'est dans les alentours de mars qu'elle se dĂ©veloppe et atteint son pic autour d’aoĂ»t. Dans le cadre de ce projet, nous allons nous intĂ©resser seulement Ă  son stade de larve.


Expérimentation/Manipulation:


I/ Protocole expérimental: Préparation des tests + témoin

Fablab prototypage:prototypage : 

1. Broyer les bouteilles en PEBD 

Fablab de biologie:biologie/chimie:

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

3. Faire des copeaux de cire d'abeille Ă  l'aide d'un Ă©conome/scalpel

4. Émietter le PS en petits morceaux

5. Avant toutes prĂ©parations, peser les rĂ©cipients, le PEBD, le PS, les copeaux de cire, et les larves Ă  l'aide d'une balance de pesĂ©e 

6. Mises en places des tests/tĂ©moins* : 

  • TĂ©moin: BĂ©cher de 500 ml + 10.85 g de cire + 43 larves Gm (18.855 g) 
  • Test 1: BĂ©cher de 250 ml (90,5968g) + 10.85 g de cire + 34 larves Gm (15.9 g) + 0.7 g de PS
  • Test 2: BĂ©cher 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: BĂ©cher de 800 ml (243.38 g) + 38 larves (18.547 g) + 1.0735 g de PS

7.  Mettre les tests/tĂ©moin dans une grosse boĂ®te en plastique que l'on mettra dans une salle close, sans lumière, Ă  22-23°C.

 

* rĂ©cipients 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 bĂ©cher de 500 ml, 2 bĂ©chers 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, Ă©conome 
  • Fablab de Chimie: Accessoire ATR diamant, Ă©thanol de nettoyage
  • Fablab prototypage: broyeuse


II/ Observations: 

Dates, T(°C),  TĂ©moin

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

03/05/2023 - 05/04/2023: diminution forte de la cire

* prĂ©sence de soie 


À la fin de l'expérience :


 TĂ©moin Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Test 6 Test 7
durée 3 semaines et 1 jour
 3 semaines et 1 jour 3 semaines et 1 jour 2 semaines et 6 jours
 2 semaines et 6 jours 1 semaine
5 jours
 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 de l’expérience :

 

 

Photos des tĂ©moin/tests Ă  la fin de l’expĂ©rience: 

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III/ Analyses expĂ©rimentales

Analyses IR en ATR:

Nom du plastique PEBD PS
Pic(s) caractéristique(s)

Alcane

  • Elongation C-H:  2850-3000 cm-1 (forte intensitĂ©)
  • DĂ©formation C-H: 1350-1480 cm-1 (moyenne intensitĂ©)

Alcane

  • Elongation C-H:  2850-3000 cm-1 (forte intensitĂ©)
  • DĂ©formation C-H: 1350-1480 cm-1 (moyenne intensitĂ©)

Aromatique

  • Elongation C-H: 3000-3100 cm-1 (moyenne intensitĂ©)
  • DĂ©formation C-H: 680-900 cm-1 (forte intensitĂ©)
  • Elongation C=C:  1500-1650 cm-1 (forte intensitĂ©)


  • Analyse en dĂ©but expĂ©rience: 31/03/2023

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  • Analyse en fin expĂ©rience: 18/04/2023

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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 caractĂ©ristiques du PEBD ne sont pas prĂ©sents sur les spectres des larves, dont les tests sont composĂ©s de PEBD. Pour illustrer ce propos, nous pouvons relever que les 2 pics de forte intensitĂ© Ă  2800 cm-1 et 2900 cm-1 prĂ©sent 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": MĂŞme observation que celle pour le PEBD: nous n'observons pas de pics caractĂ©ristiques du PS sur les spectres des larves.
  • Comparaison du spectre IR des "Larves du tĂ©moin" avec tous les autres spectres des larves: Les spectres des larves sont tous similaires malgrĂ© leurs conditions diffĂ©rentes. 
  • Comparaison du spectre des plastiques de dĂ©part (PEBD, PS, film plastique) avec les plastiques de fil d’expĂ©rience: Ce sont les mĂŞmes.


CONCLUSION


Notre expĂ©rience a permis l’étude et l’observation du dĂ©veloppement des larves Galleria Mellonella. Celles exposĂ©es 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 prĂ©sente pas de rĂ©sultats concluants, car elle ne permet pas de obtenir une analyse de caractĂ©risation assez prĂ©cise.  La prĂ©sence de rĂ©sidus de PS et PEBD est donc indiscernable.

Les rĂ©sultats observĂ©s peuvent avoir Ă©tĂ© causĂ© par de nombreux paramètres que nous avons du changer comparer Ă  ceux Ă©tablit dans les articles de rĂ©fĂ©rences. Ainsi nous avons utilisĂ© des plastiques (PEBD et PS) non stĂ©rilisĂ©s, effectuer des analyses IR en ATR, effectuer nos tests dans des bĂ©chers/erlenmeyers/cristallisoirs. Or eux, dans leurs cas, le plastiques avaient Ă©tĂ© stĂ©rilisĂ©s avant son introduction dans les tests Ă  partir d’éthanol, ils ont caractĂ©risĂ© leurs Ă©lĂ©ments Ă  travers des analyses plus prĂ©cisent 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, dĂ©cembre 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.

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