Musée des confluences

Ensemble de laboratoire Calvin-Benson

 

utilisation

La verrerie de laboratoire dite lollipop et le compteur Geiger-Müller constituent les pièces maîtresses du dispositif expérimental qui a permis de découvrir les réactions biochimiques se déroulant pendant la seconde phase de la photosynthèse chez les végétaux, lors de la transformation du dioxyde de carbone en sucres. Ils ont été utilisés à l'Université de Berkeley en Californie dans les années 1950 par deux chercheurs américains, Melvin Calvin et Andrew A. Benson, pour comprendre ces réactions, qui portent depuis le nom de cycle de Calvin-Benson et ont abouti en 1961 au prix Nobel de chimie pour le seul Melvin Calvin.

Le compteur Geiger-Müller a connu un précédent usage puisqu'il a permis à Samuel Ruben et Martin Kamen de découvrir le carbone 14 en 1940 à l'Université de Berkeley. Il est à la base d'une des méthodes de datation des objets du passé, notamment les fossiles.

description

Cet ensemble de laboratoire est composé de 3 parties :

  • la verrerie de laboratoire est constituée d'un corps rond et plat muni en haut et en bas de deux embouts équipés de robinets, qui permettent de le connecter avec d’autres éléments et de régler le flux du milieu liquide à analyser ; cet instrument a été surnommé lollipop par les chercheurs eux-mêmes du fait de son analogie formelle avec la célèbre sucette américaine;
  • le compteur Geiger-Müller, construit et mis au point par Samuel Ruben et Martin Kamen, est composé d'un cylindre métallique rempli de gaz rares et traversé par un fil de fer. La détection se fait par l'enregistrement d'impulsions électriques provoquées par l'ionisation du gaz, sous l'action du rayonnement émis par la substance radioactive ; cet instrument de mesure a été créé pour détecter, à l'aide d'un traceur, la radioactivité présente dans les molécules qui apparaissent lors de l'assimilation du carbone dans les végétaux. Le carbone 11 est d'abord utilisé comme traceur, mais sa durée de vie est trop courte ; c'est pourquoi il est remplacé par le carbone 14 ;
  • la 3e partie est l’emballage des deux instruments : il s’agit d’une boîte en carton cylindrique annotée de la main de Benson et transmise telle quelle à Roland Douce.

L’originalité du dispositif tient au couplage du lollipop et du compteur, selon le principe de fonctionnement suivant : des chlorelles, algues vertes unicellulaires d'eau douce, sont préparées dans un milieu liquide introduit dans le lollipop, éclairé latéralement pour déclencher la photosynthèse. On envoie ensuite un souffle de dioxyde de carbone 12 (forme stable), puis un souffle de dioxyde de carbone 14 (isotope). En ouvrant le robinet à la base du lollipop à intervalles réguliers, les chlorelles descendent dans un récipient et sont fixées par le méthanol aux différentes phases du cycle. On extrait ensuite les différents composés à l'aide d'un chromatographe pour les analyser et les déterminer. On peut ainsi reconstituer tout le cheminement de la radioactivité du gaz carbonique, marqué au carbone 14 et repéré par le compteur Geiger-Müller, jusqu’aux molécules des différents composés sucrés.

Cet ensemble a été conservé au laboratoire de l'Université de Berkeley jusqu'en 1996. Il a ensuite été donné par Andrew. A. Benson à Roland Douce, spécialiste de la biologie végétale à Grenoble (Université Joseph-Fourier, CNRS, INRA, CEA, etc.) et ancien post-doctorant de Benson : les deux hommes avaient en effet noué une solide amitié lors du séjour de R. Douce aux Etats-Unis. Sur les conseils de Bernard Bigot du CEA, Roland Douce le donne au musée en 2007 pour enrichir le département sciences et techniques, créé au musée des Confluences en 2005.

  • Matériaux : lollipop en verre, compteur avec une ampoule de verre soufflé, une monture en aluminium, de la résine de fil de fer et du sparadrap.
  • Inscriptions : 10/0 (embout du haut du lollipop) ; ECK NY KREBS (embout du bas du lollipop) ; R. DOUCE (sur la partie la plus élargie du lollipop) ; Présenté à Pr Roland Douce, Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale, Département de Biologie Moléculaire et Structurale, CNRS, Centre d'études Nucléaires de Grenoble, le 25 janvier 1996. [Geiger-Müller counter for C11 measurement. Hand-made by Sam Ruben and Martin Kamen in their Rat House laboratory, University of Berkeley, 1939.] A. A. Benson, Donneur. (sur le tube d'emballage)

expositions

  • Cet ensemble de laboratoire n'est pas exposé actuellement.
  • L'ensemble de laboratoire a été présenté par Anne Marie Delattre, chargée des collections sciences et techniques (2011-2014), lors des Entretiens de la Cité (30/11/2013) intitulés "Avenir, c'est déjà demain". Cette intervention de 3 minutes expliquait le contexte d'usage et de collecte des instruments scientifiques et s'achevait sur le parallèle entre le processus biochimique, qui aboutit à transformer le dioxyde de carbone en sucres, et l'imaginaire sucré que suggère le nom de lollipop.
  • Le compteur Geiger a été présenté dans l'exposition Arkeo (1/03-11/11/2014) qui a eu lieu au musée des Beaux-Arts et d'archéologie Joseph Déchelette à Roanne.

sources complémentaires

bibliographie

  • BENSON, Andrew A. "Following the path of carbon in photosynthesis : a personal story" in Photosynthesis Research, n°73, 2002, p. 29-49
  • CALVIN, Melvin. "Following the trail of light : a scientific odyssey" in J. E. SEEMAN (dir.), Profiles, Pathways and Dreams, Washington, American Chemistry Society, 1992.
  • CALVIN, Melvin et BENSON, Andrew A. "The path of carbon in photosynthesis", in Science, n°107, 1948, p. 476-480.
  • RUBEN, Sam et KAMEN, M.D. "Photosynthesis with radioactive carbon. IV. Molecular weight of the intermediate products and a tentative theory of photosynthesis" in Journal of the American Chemistry Society, n°62, 1940, p. 3451-3455
  • Coll., Arkeo : quand l'homme construit son passé, Sainte-Colombe-sur-Gand, La rumeur libre, 2014, 190 p. (cote 12250).

liens

 

Éditeur : 
Musée des Confluences (Lyon, France)
Modifié le : 
17 Novembre 2016
Crédits : 
musée des Confluences (Lyon,France), CC BY-SA