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)Â
Cadre: UE Label Vert 2 (2022/2023)
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.Â
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 :Â
1. Broyer les bouteilles en PEBDÂ
Fablab de 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©eÂ
6. Mises en places des tests/tĂ©moins* :Â
- TĂ©moin: BĂ©cher de 500 ml + 10.85 g de cire + 43 larves Gm (18.855 g)Â
- 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: Bécher de 250 ml (118,57g) + 10.85 g de cire + 36 larves Gm (15.5419 g) + 10.8 g de PEBD (broyé)
- Test 3: Erlenmeyer de 250 ml (134,4g) + 36 larves Gm (16.05g) + 17.15 g de PEBD (broyé)
- Test 4: Erlenmeyer de 250 ml (134,6g) + 44 larves Gm (20,27g)Â + 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 Gm (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.
* rĂ©cipients couverts avec du papier aluminium rempli de petits trousÂ
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©conomeÂ
- Fablab de Chimie: Accessoire ATR diamant, Ă©thanol de nettoyage
- Fablab prototypage: broyeuse
II/ Observations : Début & fin d’expériences
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))
03/05/2023 - 05/04/2023: diminution forte de la cire
* présence de soie
III/ Résultats fin d’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 |
DĂ©but | 43 larves Gm : 18.855 g | 34 larves Gm: 15.9 g | 36 larves Gm :Â 15.5419 g |
36 larves Gm : 16.05 g | 44 larves Gm : 20,27 g |
29 larves Gm : 14.6296 g |
38 larve Gm : 18.1318 g |
38 larves Gm : 18.547 g |
Fin |
20 larves vivantes : 6.4352g et un cocon |
17 larves vivantes: 6.1753g |
14 larves vivantes: 4.7291g et un cocon |
5 larves vivantes: 1,712g |
2 vivantes: 0.7676g et un cocon |
23 vivantes: 10.462g et un cocon |
35 vivantes: 14.966g et un cocon |
23 larves vivantes: 9.647g et un cocon |
Total de larve(s) morte(s) |
23 mortes (12.4498g) |
17 mortes (9.7247g) |
22 mortes (10.8128g) |
31 mortes (14.338g) |
42 mortes (19.5024g) |
6 mortes (4.1676g) |
3 mortes (3.1658g) |
15 mortes (8.9g) |
Photos expériences
TĂ©moin + Test 1 + Test 2
IV/ Analyses expérimentales
Analyse Statistique & Biologique
TĂ©moin |
Test 1 | Test 2 | Test 3 | Test 4 | Test 5 | Test 6 | Test 7 | |
% en masse de larve Gm morte | 66.03 % | 61.16 % | 69.57 % | 89.33 % | 96.21% | 28.49 %Â | 17.46 % | 47.99 % |
- Forte diminution de cire dans les test 1 & test 2 à contrario de la quantité des plastiques (PS, PEBD broyé, PEBD film)
- 18/04/2023: Larves très actives dans les test 5 & test 7
Analyse IR en ATR
Nom du plastique | PEBD | PS |
Pics Caractéristiques |
Alcane
|
Alcane (voir Ă gauche) Aromatique
|
EXPLOITATION DES RESULTATS
Statistique & Biologique
- Cire + plastique (PS/PEBD) : % de larves mortes proches --> car larves on plus mangĂ© la cire que le plastiqueÂ
- Plus de larves mortes en présence de PS seul
IR en ATR
- 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.Â
- 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 tĂ©moin" avec tous les autres spectres des larves: Les spectres des larves sont tous similaires malgrĂ© leurs conditions diffĂ©rentes.Â
- Comparaison du spectre des plastiques de départ (PEBD, PS, film plastique) avec les plastiques de fin 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 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.Â
BIBLIOGRAPHIEÂ
- 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.9b07044Â
- 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.