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Le dossier de ce Mag offre de nombreuses possibilités de sujets de TPE à aborder en interdisciplinarité avec la physique-chimie et les mathématiques.
La réflexion qui suit a pour objectif de montrer cet accord aussi bien avec des thèmes officiels que des sujets précis de TPE.
La croissance
Les cellules du micro-organisme Spirulina ou Arthrospira platensis peuvent être cultivées dans un photobioréacteur. Elles se concentrent alors au cours du temps en constituant un clone et l’on peut faire varier les facteurs – physico-chimiques – de multiplication pour connaître les conditions optimales.
Il s’agit donc d’une approche possible en première S du thème de TPE « La croissance ».
De plus, la multiplication cellulaire devient vite incompatible avec le besoin en lumière : ce problème constitue alors un sujet précis d’étude des conditions de diffusion de la lumière dans une foule de cellules (voir sujet 1, « Performances de photobioréacteurs »), ce qui peut aussi entrer dans le thème « Images ».
Pour en savoir plus
Une sélection documentaire concernant le thème « croissance » est proposée par le site du CRDP de Grenoble www.crdp.ac-grenoble.fr/.
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Sciences et aliments
Cette multiplication cellulaire constitue aussi un apport d’aliments, tant pour certaines populations africaines ou mexicaines que pour les cosmonautes. Étudier les conditions à respecter pour nourrir correctement les habitants d’une station spatiale demande donc de rappeler les règles de diététique et de les satisfaire.
Le thème « Sciences et aliments » justifie l’étude de l’alimentation du cosmonaute dans les classes scientifiques. Elle est évoquée dans « Approfondissement » du dossier.
De ce point de vue, une sélection de sujets et de documents sur le thème de l’alimentation est également proposée :
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- en première S, le CRDP de Bourgogne propose une sélection documentaire de sujets entrant dans le thème « Sciences et aliments » (www.ac-dijon.fr/) ;
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Ordre et désordre
Dès la classe de seconde, l’idée que le travail musculaire n’est possible que par la réponse d’organes tels que le cœur contient une approche de certains mécanismes de régulation. En classe de première S, l’étude de la glycémie en présente précisément quelques principes, c’est déjà une conceptualisation. En terminale S, le champ d’application du concept de régulation – concept physiologique mais aussi technique, facteur d’ordre dans un organisme – peut donc être développé par une réflexion, en TPE, sur les nécessités de maintenir un écosystème clos en équilibre malgré les circulations de flux constamment perturbées par des processus biochimiques dynamiques (photosynthèse-respiration/minéralisation).
Sur le thème « Ordre et désordre », le CNDP propose une sélection documentaire.
Cet aspect est abordé dans la rubrique « Modélisation d’un écosystème artificiel » et dans le sujet 4 du présent dossier.
Enfin, quatre fiches spécialisées sont proposées pour suggérer ou élargir des sujets précis de TPE. Conformes à certains thèmes officiels, leurs contenus sont pourtant originaux ; ils sont donc développés ici car ils ne sont pas traités de manière aussi concise sur des sites Internet.
De plus, Jean-François Cornet, auteur du contenu scientifique du dossier et chercheur au laboratoire de Génie chimique et biochimique de l'université de Clermont-Ferrand, accepte fort aimablement de répondre aux collègues et à leurs élèves qui souhaiteront des précisions sur les aspects physico-chimiques et mathématiques :
Mél J-Francois.CORNET@univ-bpclermont.fr
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