Missing the mark can be a good thing

Le fiasco... les bravo!

Des élèves apprennent que la réussite en science prend parfois des chemins sinueux
1 mai 2006
Qu'obtient-on lorsque l'on combine quatre élèves ambitieux de cinquième secondaire, une coordonnatrice des programmes scientifiques, un biologiste universitaire, un concours en biotechnologie et une expérience qui a échoué?

La recette d'une réussite scientifique, bien entendu!

Sous la direction de Meg O'Mahony, coordonnatrice des programmes scientifiques à l'University of Toronto Schools (UTS), une école secondaire affiliée à l'Université de Toronto, Jason Leung, Jasmine Tsang, Derek Wong et Julie Yu ont entrepris de s'attaquer au problème des changements climatiques. En effet, les élèves de l'UTS peuvent obtenir les crédits d'un cours de sciences s'ils mettent sur pied un projet suffisamment étoffé pour être admis à un concours scientifique annuel, dans ce cas le Défi Biotech Sanofi-Aventis.

Au départ, O'Mahony considérait le projet du groupe trop ambitieux. Les quatre élèves proposaient de s'attaquer aux changements climatiques à l'aide de plantes modifiées génétiquement, rien de moins. Craignant que les juges du Défi Biotech rejettent le projet, elle avait mis en garde la jeune équipe.

Cependant, contre toute attente, les juges ont donné le feu vert au projet. Ils ont même jumelé les élèves avec Logan Donaldson, un biologiste de l'Université York qui a été chargé d'aider les jeunes scientifiques à réduire la portée de leur projet afin de le mener à terme en quatre mois.

Pendant cette période, les élèves ont trouvé une façon de modifier génétiquement des plantes de manière à augmenter la quantité de dioxyde de carbone (CO2) qu'elles absorbent pendant la photosynthèse. Une telle modification, pensaient-ils, pourrait réduire la quantité de CO2 rejetée dans l'atmosphère.

Les surprises ne se sont pas fait attendre. Pour mener leurs recherches, les élèves avaient choisi une espèce de plante exotique. Quand ils l'ont commandée, ils s'attendaient à recevoir un paquet volumineux, mais c'est une petite enveloppe contenant une seule feuille de papier-filtre de laboratoire qui leur a été livrée. « J'ai alors pensée : C'est incroyable! Notre projet va reposer entièrement sur une aussi petite chose », se rappelle Julie Yu.

Au simple contact de l'eau, le papier-filtre a libéré un échantillon de protéines prélevé sur une graminée résistante, Deschampsia Antarctica. Ces protéines interviennent dans la régulation de la production de l'activase, une enzyme essentielle à la photosynthèse de la plupart des plantes. Une augmentation de la température provoque la dénaturation de l'activase qui se décompose alors, ce qui a pour effet de diminuer la quantité de CO2 absorbée par la plante au cours de la photosynthèse. Les élèves ont donc cherché des façons de modifier génétiquement l'activase afin de freiner la décomposition de l'enzyme.

Au moment du Défi Biotech Sanofi-Aventis, en avril 2005, la jeune équipe avait réussi à manipuler le gène de l'activase au moyen d'un logiciel de modélisation moléculaire. Malheureusement, le gène était devenu plus sensible aux hausses de température, ce qui avait pour effet de réduire la quantité de CO2 absorbée par la plante à haute température.

« Personne n'était encore parvenu à faire ce qu'ils avaient fait », souligne Meg O'Mahony, qui se rappelle la déception des élèves quand ils ont constaté que l'expérience avait échoué.

« Nous n'avons pu atteindre les points de dénaturation que nous visions à l'origine, mais le projet nous a donné accès à une mine de renseignements », concède Julie Yu.

En fait, le milieu scientifique n'a encore jamais pu obtenir une telle quantité de données sur le sujet. Même si l'expérience n'a pas permis de transformer l'activase en un allié de la lutte contre les changements climatiques, elle a sans contredit démontré la viabilité de l'approche utilisée. Le projet, intitulé « Créer une meilleure plante », a remporté l'an dernier le premier prix du Défi Biotech dans la région du Grand Toronto. Les élèves ont reçu un prix en argent de 2 500 $ qu'ils ont partagé avec leur école, ainsi qu'une bourse d'études de 2 500 $ pour fréquenter l'Université York ou l'Université de Toronto.

« Qui aurait cru, il y a 10 mois, que nous arriverions à modifier la température de dénaturation d'une plante, s'étonnait Jason Leung à la fin du concours. Je ne savais même pas ce qu'était la température de dénaturation! Grâce à notre sage mentor, nous avons pu accomplir des choses étonnantes. »

Au bout du compte, Meg O'Mahony n'est pas surprise de la victoire de ses protégés. D'après elle, toute expérience, même si elle échoue, est profitable car elle met les élèves à l'épreuve. L'aventure leur a permis d'en apprendre beaucoup sur eux-mêmes et sur le travail en laboratoire.

« Il faut faire preuve d'assiduité et de ténacité, et être prêt à rédiger de nombreux rapports une fois le travail en laboratoire terminé », précise-t-elle. De plus, il arrive souvent que des tensions et de l'animosité s'installent entre les membres d'une équipe quand ils prennent conscience de l'immensité de la tâche qu'ils ont entreprise. « Les élèves se parlent encore, ce qui est remarquable. »

Logan Donaldson était tout autant impressionné par la réussite des élèves, et considère lui aussi que leur expérience est une excellente initiation aux réalités de la démarche scientifique.

« Je les encourage à considérer le laboratoire comme une cuisine », explique-t-il, notant que le travail qui mène à l'innovation scientifique peut être tout aussi créatif et non structuré que l'art culinaire. « Tout le monde cuisine, mais peu de gens deviennent de grands chefs. J'ai eu la chance de travailler avec quatre aspirants cuistots talentueux dans ce projet! »