Le jeune scientifique, 1 mai 1967, Mai

•r.y;» IRMB VOLUME 5 NUMÉRO 8 MAI 1967 ejeune scientifique PUBLICATION DE | L’ACFAS eu ne scien PUBLICATION L’ACFAS Le Jeune Scientifique paraît huit fois par année, d'octobre à mai.C'est une revue de vulgarisation scientifique pour les jeunes publiée par l'Association cana-dienne-française pour l'Avancement des Sciences (ACFAS).RÉDACTION Léo Brassard directeur Roger H.Martel secrétaire de rédaction CONSEIL D'ADMINISTRATION Réal Aubin Jean-A.Baudot Jean-M.Beauregard Léo Brassard Roger H.Martel Jean-Louis Meunier Gaston Moisan Roland Prévost Marcel Sicotte COMITÉ DE RÉDACTION Réal Aubin Jean-R.Beaudry Jean-Pierre Bernier Michel Brochu Raymond Cayouette Louis-Philippe Coiteux Pierre Demers Jean-Paul Drolet Jean-Guy Fréchette Raymond-M.Gagnon Guy Gavrel Olivier Héroux Edouard Kurstak Jacques Labrecque Serge Lapointe Paul Lorrain Alphée Nadeau Paul-H.Nadeau Raymond Perrier Roland Prévost Jean-René Roy Madan Lal Sharma Jacques Vanier Volume V, no 8 mai 1967 SOMMAIRE 169 La grêle, sa structure et ses propriétés 172 La végétation des Everglades de Floride 176 Les ordinateurs électroniques, 2e article : comment résoudre une équation du second degré au moyen d'un ordinateur 180 Les bactéries: un monde qui nous entoure 182 La réussite d'une bactérie 188 Le moteur-fusée électrique 192 Actualité scientifique En supplément : sommaire du Ve volume.Photo-couverture: dans un laboratoire des sciences neurologiques du Département de physiologie de la Faculté de Médecine, à l’Université de Montréal, une technicienne prépare des sections de cerveau à l’intention des étudiants et des chercheurs.Les sections de cerveau coupées au microtome sont étalées sur des lames de verre et ensuite colorées pour pouvoir les examiner au microscope.On peut ainsi étudier la structure générale du cerveau ou les localisations particulières de structures stimulées.— Une importante subvention vient d’être accordée à un groupe de chercheurs des sciences neurologiques: voir la nouvelle en page 192 de ce numéro.(Photo de la Centrale de Photographie, Université de Montréal).Tarif des abonnements Abonnement annuel : Canada, $3.00; Etranger, $3.50.Abonnement annuel de groupe-étudiants, soit 15 abonnements et plus à une même adresse : $2.00 chacun.Vente au numéro : 50 cents.Adresse Direction: case postale 391, Joliette, (Québec), Canada.(Collège de Joliette) Tel.: (514) 753-7466.Abonnements : case postale 6060, Montréal 3, (Québec), Canada.Tél.: (514) 342-1411.Notes Tout écrit publié dans la revue n’engage que la responsabilité du signataire.Tous droits de reproduction et de traduction réservés par l’éditeur © ACFAS, 1967.Le Ministère des Postes à Ottawa a autorisé l’affranchissement en numéraire et l’envoi comme objet de deuxième classe de la présente publication.Port payé à Montréal.Imprimé aux ateliers de l’Imprimerie Nationale, Joliette. Qu'est-ce que ta grêle?Est-ce une simple pluie congelée ou de minuscules morceaux de glace?Avez-vous déjà examiné la coupe d'un "grêlon"?La grêle, sa structure et ses propriétés physiques La grêle captive l’imagination des gens depuis toujours.Le fait qu’elle se produise de façon si spectaculaire au cours d’orages violents en a fait à la fois un objet de crainte et de curiosité.Il y a longtemps qu’on a commencé à recueillir des grêlons et à les examiner pour en déterminer les propriétés.En coupant les grêlons pour les étudier, les chercheurs se rendirent compte que ce n’étaient pas des morceaux de glace quelconques, mais qu’ils étaient constitués de couches alternatives et plus ou moins concentriques de glace claire et opaque.Par le fait même, ils observèrent une différence de porosité entre ces deux types de glace, les couches opaques renfermant de très grandes quantités de petites bulles d’air.Or, le nombre et les dimensions de ces bulles sont les facteurs qui déterminent la densité de ces couches.La densité et la forme des couches des grêlons en sont des aspects particulièrement importants, parce que révélateurs des conditions de croissance, de développement et de vie du grêlon, c’est-à-dire des phases transitoires qu’il a connues au cours de son existence atmosphérique.La connaissance des poids spécifiques est aussi importante pour les calculs de vitesse de chute des grêlons.Forme et dimensions des grêlons La forme et les dimensions des grêlons servent à en déterminer les propriétés physiques, car elles influencent leur comportement aérodynamique et thermodynamique au cours de leurs chutes.On caractérise d’ordinaire les grêlons par les formes géométriques auxquelles ils s’apparentent le plus, tels des cônes, des sphères, des ellipsoïdes, des disques, etc.On a même trouvé des cas de deux ou plusieurs grêlons joints ensemble en agrégats.Beckwith a calculé les distributions de fréquence des dimensions des plus gros grêlons ramassés dans la région de Denver, Colorado, de 1949 à 1955; il a trouvé 1.2 cm, comme diamètre par Michel FERLAND le plus fréquent.Macklin, Strauch et Ludlam ont étudié les dimensions des sections de 35 grêlons, amassés à sept stations, après un orage sur le sud de l’Angleterre le 9 juillet 1959; leurs diamètres allaient jusqu’à 5 cm.On a même trouvé à Hyderabad en Inde des grêlons pesant 7.5 livres.Toutefois, les observations sont souvent faussées par le fait que les observateurs sont naturellement enclins à remarquer les dimensions maximales et moyennes, mais peu souvent les plus petites.Densité Quelques études ont été faites sur la densité globale des grêlons entiers.Entre autres, List a publié des valeurs de densité allant de 0.8 à 0.9 g.cm-3; sa méthode était de peser les grêlons et de trouver leurs volumes en mesurant la poussée qu’ils subissent lorsque plongés dans le pétrole.Pour leur part, Macklin, Strauch et Ludlam ont immergé des grêlons dans une série de liquides refroidis de diverses densités.En observant la vitesse de chute ou de remontée des grêlons, ils en ont évalué les densités avec une précision de ± 0.003 g.cm-3.Les densités de 169 grêlons, dont la masse allait de 0.1 à 17.3 g., et qui provenaient tous d’un même orage, s’échelonnaient de 0.875 à 0.912 g.cm-3.Formation de la grêle et structure interne des grêlons La grêle se forme dans les cumulonimbus ou nuages d’orage.Plusieurs de ces nuages peuvent contenir de la grêle à certaines étapes de leur formation, bien qu’elle puisse n’exister que dans des régions bien définies et qu’elle puisse fondre avant d’atteindre le sol.Effectivement, la région de formation des grêlons bien développés dans tout cumulonimbus est relativement restreinte.En outre, il ne semble pas y avoir de corrélation entre la durée d’une chute de grêle et la grosseur des grêlons.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 169 Un nuage cumulonimbus avec formation de faux cirrus dans la partie supérieure.La grêle se forme dans les cumulonimbus appelés aussi nuages d'orage.L’étape initiale de la formation du grêlon est la croissance d’un noyau glaçogène en un cristal de glace, par déposition, grâce à un transfert d’eau des gouttelettes surfondues vers les cristaux (processus Bergeron-Findeisen).On sait en effet que la tension de vapeur saturante par rapport à l’eau est plus élevée que par rapport à la glace, à une température donnée (inférieure à 0 degré C).Puis, lorsque le cristal s’est suffisamment alourdi par déposition pour que sa vitesse limite de chute relative soit nettement supérieure à celle des gouttelettes, il croît par coalescence.La coalescence désigne l’agrégation résultant des collisions entre les gouttelettes d’eau surfondues (température inférieure à 0 degré C) et les cristaux.Le cristal est alors devenu une « boulette de neige ».Celle-ci, par coalescence avec des gouttelettes plus nombreuses et plus grosses, verra augmenter à la fois son volume et sa densité et se transformera en grésil.La particule de grésil, continuant à capter des gouttelettes surfondues, subit un grand accroissement de masse et volume et devient grêlon.En fait, cinq processus entrent en jeu individuellement ou simultanément dans l’augmentation de masse des grêlons : la capture de gouttelettes liquides la plupart surfondues, la capture de cristaux de glace, la capture du mélange des deux phases (glace et eau), la déposition de vapeur d’eau et l’évaporation d’eau sur la surface du grêlon.Le processus naturel le plus fréquent est la capture d’eau surfondue combinée à l’évaporation de molécules d’eau sur la surface.D’après List, le coeur du grêlon est une « boulette de neige » modifiée, résultant de déposition et coalescence sur un cristal de glace.Si une boulette de neige capte des gouttelettes d’eau qui ne se congèlent pas immédiatement à l’impact, ses interstices peuvent être partiellement ou même complètement emplies d’eau.Cette phase liquide peut se congeler par la suite, ce qui donne de la glace transparente : le produit est du grésil.Selon les conditions de glaciation, de la glace transparente ou des couches opaques peuvent se former sur un grêlon.Entre deux zones transparentes, il y en a une opaque.Cette phase intermédiaire, qui résulte des conditions de croissance, est constituée d’une couche de bulles d’air, qui se forme autour d’une zone transparente.Les limites d’une couche indiquent une forme antérieure du grêlon.Si les bulles d’air ne forment pas une couche fermée, c’est que la position de chute du grêlon était relativement stable à ce moment particulier; en d’autres termes, le grêlon ne subissait pas de rotation.Des bulles d’air alignées de façon radiale indiquent les directions de croissance locales.Du point de vue thermodynamique, on peut distinguer trois types de dépôt sur les grêlons : a) la glace spongieuse, qui se forme quand le transfert total de chaleur avec le milieu ambiant n’est pas suffisant pour congeler toute l’eau qui se dépose.Cette glace est à la température de 0°C et a une densité comprise entre 0.915 (glace Dure) et 1.000 g.cm 3.Ces couches de glace spongieuse sont difficiles à reconnaître parce que en général, on n’examine pas les grêlons immédiatement après leur formation, mais seulement après congélation en chambre froide; b) la glace compacte, qui se forme quand le transfert de chaleur est tout juste suffisant pour congeler tout le dépôt liquide, mais qu’il n’y a pas de perte de chaleur subséquente qui réduise la température des dépôts glacés à moins de 0°C.La densité de cette glace est à peu près celle de la glace pure (0.915 g.cnr3) ; uni de' de ten sur est tyQljt 170 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 c) la glace poreuse, qui se produit quand tout le dépôt liquide se congèle et que la glace formée continue de se refroidir jusqu’à une température entre 0°C et la température du milieu ambiant.La densité est plus faible que 0.915 g.cm 3.Dans une étude effectuée sur la température de 27 grêlons amassés à Denver, Colorado, Harrison & Beckwith ont trouvé que 19 des 20 grêlons ayant un centre opaque étaient constitués d’un nombre impair de couches, alors que cinq grêlons ayant un centre transparent étaient constitués d’un nombre pair de couches, de sorte que tous les grêlons, sauf un, avaient une couche extérieure transparente.La distribution de fréquence du nombre de couches dans ces grêlons montrait un mode à 5 et un cas extrême de 11 couches.Une récente étude par Browning soutient que les grêlons géants croissent selon un arrangement tridimensionnel de lobes congelés plus ou moins complètement et parfois séparés par des régions de glace spongieuse caractérisées par des lignes radiales de bulles.Les surfaces de croissance de ces lobes sont fortement convexes vers l’extérieur.Quand on regarde la surface extérieure de tels grêlons, on a la fausse impression que le grêlon géant est un agrégat de grêlons plus petits.La présence en surface de protubérances associées à ces lobes augmenterait l’efficacité de la perte de chaleur à la surface du grêlon.L’importance de cet effet est due au fait qu’il réduit la fraction d’eau non congelée qui est incorporée à un grêlon à croissance rapide, de sorte qu’un grêlon géant d’un diamètre de 8 cm pourrait ainsi croître sans devenir appréciablement spongieux.Il reste donc que bien des points demeurent obscurs à propos de la formation et de la structure interne de la grêle, même si on peut formuler mathématiquement certains des effets observés.Nous n’avons abordé ici qu’un des nombreux aspects du phénomène de la grêle, soit celui de la formation et des caractéristiques physiques des grêlons.Et nous n’avons pas traité le problème de la structure cristallographique des diverses couches en rapport avec leur densité, point qui semble important d’après de récentes études.Des recherches intensives se poursuivent aussi actuellement sur les moyens de prévention de la grêle, sur les charges électriques dans les nuages en rapport avec la formation de la grêle, enfin sur la réflectivité au radar et le contenu en deutérium des grêlons.Bibliographie BEiCKWITH.W.B.Hail Observations in the Denver Area.United Air Lines Met.Cire.No.40, 1956.BROWNING, K.A.The lobe structure of giant hailstones.Quarterly Journal of the Royal Met.Society, Vol.92, No.391, Janvier 1966.FERLAND, M.G.Density and Crystallographic Structure of Hailstone Shells.Thèse de maîtrise.Département de Physique.Université de Toronto.Avril 1965.HARIHAN, P.S.Sizes of Hailstones.Indian Journal Met.Geophys.1, p.73, 1950.HARRISON, H.T., and W.B.BECKWITH.A Re-examination of Hail Patterns over Western United States.United Air Lines Met.Cire.No.35, 1950.LIST, R.On the Growth of Hailstones.Wissensehafttiche Mitteilungen Nr.33, Eidgenossische Kommission zum Studium der Hagelbildung und der Hagelabwehr, 1961.MACKLIN, W.C., E.STRAUCH, and F.H.LUDLAM.The Density of Hailstones Collected from a Summer Storm.Nubila 3, No.1, 1960.Û rJt¦ 'A LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 Cette coupe montre : 1 — le coeur du grêlon; 2 — des couches de glace claire par- semées de bulles d'air; 3 — des couches de glace opaque contenant une multitude de bulles d'air.( D'après R.List). Un paysage naturel unique en Amérique du Nord qui constitue un véritable laboratoire de plein air La végétation des Everglades de Floride PARC NATIONAL DES EVERGLADES NORD MIAM HOMESTEAD -4" 174 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 Figure 7.Le réseau de racines aériennes du figuier étrangleur autour de la tige d’un chêne de Virginie.tactes son système digestif et se trouvent ainsi transportées sur les branches des arbres où elles se mettent aussitôt à germer.A mesure que la nouvelle plantule grandit, certaines de ses racines, au lieu de descendre directement au sol, s’enroulent autour de la tige de l’ar-bre-hôte, l’entourant d’un réseau serré qui finit par l’étrangler.Ce genre de lutte pour la vie est assez fréquent dans les forêts tropicales, mais en Floride, seul le figuier étrangleur (Ficus aurea) pratique ce mode de croissance.Enfin, le « hammock » contient aussi des espèces toxiques pour l’homme.Trois d’entre elles, au moins, provoquent, au contact, une irritation semblable à celle produite par notre herbe à la puce (Rhus radi-cans).La pinède à sous-étage de palmiers Quand on pense aux forêts de pins on ne songe généralement pas à la végétation tro- picale.Pourtant les forêts de pin d’Elliott (Pinus elliottii var.densa) avec leur sous-étage de palmiers (figure 8) ressemblent tout à fait aux pinèdes des îles Bahamas dont le caractère tropical est indiscutable.Ce type de forêt couvrait jadis la majeure partie des sols secs du sud-est de la Floride.Cependant, avec l’arrivée de l’homme blanc, — qui a vite compris que les pinèdes occupaient, en fait, les seuls sols cultivables et que le bois du pin d’Elliott avait des qualités exceptionnelles (dureté résistance aux termites, etc.) —, débutait une longue période de défrichement.Progressivement, les forêts de pin ont dû céder leur place aux plantations d’orangers, de citronniers, de papayers (3), à la culture maraîchère et, évidemment, à la construction des maisons.Cette expansion des cultures au dépend des pinèdes s’est poursuivie jusqu’à nos joui’s et, d’ailleurs à un rythme tel que les fores- 3.Le fruit du papayer contient, à l’état vert, la vapaïne, enzyme qui facilite la digestion des protéines.tiers américains se demandent si bientôt les pinèdes du Parc National des Everglades ne représenteront pas la seule superficie importante de ce type de végétation.En conclusion, les Everglades constituent, à nos yeux, un laboratoire de plein air idéal et un exemple parfait de ce que devrait être la préservation intégrale de certains de nos sites naturels.Références BU S WELL, W.M„ 1946.Native Shrubs of South Florida.Bull.Univ.Miami, 20 (3) : 1-48.DILLEY, W.E.and CRAIGHEAD, F.C., 1957.Preliminary Checklist of Trees of Everglades National Park.Everglades Nat.Park, Homestead, Fla.(Polycopié).EGLER, F.E., 1952.Southeast saline Everglades Vegetation, Florida, and its Management.Vegetatio, 3 (4-5) : 213-265.McGEACHY, B., 1960.Handbook of Florida Palms.Great Outdoors Assoc., St.Petersburg, Fla.63 p.ROBERTSON, W.B„ Jr., 1959.Everglades — The Park Story.Univ.Miami Press, Coral Gables, Fla.88 p.STEVENSON, G.B„ 1958.Native Trees of the Florida Keys.Chez l’auteur, 32 p.Figure 8.La pinède de pin d’Elliott avec son sous-étage de palmiers.$ àbs Mm LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 175 2e article — Les ordinateurs électroniques: Comment résoudre une équation du second degré, au moyen d'un ordinateur par Jacques ST-PIERRE Comme il a été montré précédemment les ordinateurs modernes sont capables de manipuler toute information à condition qu’elle soit convenablement codée.L’emmagasinage de cette information et son traitement par les ordinateurs posent des problèmes nouveaux qui font l’objet des études et des recherches des informaticiens.Certains de ces problèmes ne constituent que des extensions de problèmes déjà existants; d’autres sont de nature telle que leurs solutions exigent la création de méthodes nouvelles tout aussi bien théoriques qu’appliquées.Quelques-unes des difficultés proviennent du fait que l’information ne peut pas toujours être emmagasinée dans un ordinateur, quelle que soit par ailleurs la puissance de ce dernier ou sa capacité de mémoire.Je me propose dans cet article d’illustrer, à l’aide d’un exemple tiré des mathématiques élémentaires, un des problèmes complexes créés par l’utilisation des ordinateurs.Cet exemple concerne la recherche des solutions de l’équation du second degré : i.e.la recherche des valeurs de « x » satisfaisant la relation ax2 -f bx + c = 0, où a ^ 0.Les lecteurs de cette revue connaissent certainement la formule générale donnant les racines de cette équation et qui s’écrit : x = — b ± y b2 — 4 ac 2a Avant d’illustrer le type de difficultés rencontrées dans la recherche des solutions de cette équation, il importe de considérer de plus près la façon dont l’information est emmagasinée et manipulée par les ordinateurs.Les ordinateurs emmagasinent l’information à l’aide de « mots » formés d’une collection d’un certain nombre d’éléments susceptibles d’être, à un moment donné, dans l’une ou l’autre de deux formes physiques; par exemple : un petit tore magnétisé positivement ou négativement; une portion de bande magnétique magnétisée ou non, etc.La structure des circuits de l’ordinateur lui permet, par ailleurs, de reconnaître l’état dans lequel se trouvent les éléments qui composent le mot.Les ordinateurs diffèrent les uns des autres sous bien des aspects et en particulier sous celui du nombre d’éléments utilisés comme support de l’information.On appelle « bit » l’information contenue dans chacun des éléments.On trouve ainsi des ordinateurs dont les mots sont formés de 24 bits, 36 bits, 48 bits, etc.Conséquemment, l’information est représentée au moyen d’un code qui tient compte de la structure binaire du support physique de l’information.Il est commode de représenter les deux états de chaque « bit » par le symbole 0 et 1.Notons immédiatement qu’il s’agit uniquement de symboles et qu’aucune relation n’a encore été introduite entre ces symboles et les nombres.Comme il importe cependant de définir un code permettant la représentation des nombres, par convention l’on définit que le symbole 0 représente le nombre réel 0 et que le symbole 1 représente le nombre réel 1.Il est évident qu’avec un seul bit l’on ne peut représenter que deux nombres différents.Voyons maintenant comment utiliser simultanément plusieurs bits.Faisant appel à la structure de la notation décimale, mais appliquée à la notation binaire, on voit que l’on peut représenter le nombre 2 par 10, (soit 1 x 2' -f 0 X 2°) et le nombre 3 par 11, (soit 1 X 21 -j- 1 X 2°).Nous avons, en résumé, la correspondance suivante : 176 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 nombres 0 1 2 3 symboles 00 01 10 11 Il est donc possible avec 2 bits de représenter 4 nombres différents.En utilisant 3 bits, on arrive à représenter les 8 nombres entiers selon la correspondance donnée dans la table qui suit.nombres 0 1 2 3 4 5 6 7 symboles 000 001 010 011 100 101 110 111 D’une façon générale, on peut montrer qu’avec n bits il est possible de représenter 2n nombres entiers différents.Le lecteur intéressé pourra par lui-même trouver la représentation binaire des nombres suivants : 123, 1024, 5345; ou trouver la valeur des nombres dont les représentations binaires sont : 111,111; 10,001,010,101; 100,111,101,001,110,001,010,110.Il est aisé de vérifier qu’avec 24 bits, l’on peut représenter 224 = 16,777,216 nombres entiers ou approximativement 1.7 X 107 nombres différents.Disposant de 36 bits, on peut alors représenter 2:16 = 68,719,476,736 nombres ou approximativement 6.9 X 10'° nombres différents; et finalement avec 48 bits, on obtient 248 nombres ou approximativement 2.8 X 1014 nombres entiers différents.Il convient de noter que l’on ne saurait en général, emmagasiner simultanément tous ces nombres dans un ordinateur.Ce nombre de nombres peut paraître très grand à première vue; cependant il est loin d’être suffisant.En effet, plusieurs catégories de nombres, requis dans la recherche des solutions de problèmes élémentaires, ne peuvent être représentés avec la convention décrite ci-haut; citons par exemple : les nombres négatifs, les nombres qui ne diffèrent entre eux que par les positions du point décimal, etc.L’on peut aisément introduire les nombres négatifs par l’utilisation d’un bit supplémentaire qui par convention donne le signe algébrique du nombre.Le problème de la position du point Reproduction photographique de l'inscription sur bande magnétique des nombre 0, 1,.9.Seules les 4 pistes du bas sont pertinentes dans cet exemple.décimal peut également être résolu d’une façon relativement facile par l’introduction de la notation du point flottant.NOTATION DU POINT DÉCIMAL FLOTTANT Description : Considérons d’abord l’exemple suivant : Soit les nombres : 896452., 89.6452, —.000896452.Ces trois nombres peuvent s’écrire respectivement : .896452 X 106, .896452 X 102, —.896452 X 10 3.L’on voit que pour représenter ces trois nombres, il suffit de connaître : 1) les chiffres significatifs, i.e.: tous les chiffres (le premier ne pouvant être zéro) qui le composent; 2) le signe algébrique du nombre; 3) l’exposant que l’on doit donner à 10 pour placer correctement le point décimal.Notons en passant que dans cesystème, le point décimal se place toujours immédiatement avant le premier chiffre significatif de sorte que l’on n’a pas besoin de coder cette information dans l’ordinateur.Ces exemples illustrent la méthode dite du point décimal flottant (ou de la fraction normalisée).L’on pourrait évidemment imaginer d’autres systèmes capables de résoudre la difficulté.Représentation des nombres au moyen de la méthode du point décimal flottant: Afin de fixer les idées, supposons que l’on dispose d’un ordinateur dont les mots comportent suffisamment de bits pour emmagasiner — selon la méthode du point décimal flottant — des nombres de 8 chiffres significatifs.Supposons que l’on puisse également utiliser 2 autres chiffres pour représenter l’exposant de 10 requis par la méthode.Ceci donne en fait 100 exposants différents.Par convention, utilisons 50 valeurs pour les exposants négatifs, 49 valeurs pour les exposants positifs et une valeur pour l’exposant 0.Les nombres représentables O / 1 3 H -tr C 7 9 9 snniffiniiiimss miMiiiiniiiiiiini •-'liHiH’IniliiiMillItlIlPM LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 177 sont donc compris entre —.99999999 X 10+49 et —.10000000 x IO-50, et entre +.10000000 X 10-50 et +.00000000 X 10+49.De plus, l’on dispose du nombre +.00000000 X 1000.Il est intéressant de noter que les nombres irrationnels ne peuvent être emmagasinés intégralement dans l’ordinateur pas plus d’ailleurs que les nombres rationnels dont la représentation décimale exige plus de 8 chiffres significatifs.Par exemple : le nombre % est représenté par +.33333333 X 10+00 (approximation par défaut) cependant que le nombre vr a la représentation: + .31415927 X 10+01 (approximation par excès).De ce fait capital découlent un grand nombre de problèmes nouveaux.Par exemple, l’arithmétique de ces nombres ne suit pas nécessairement les lois applicables aux nombres réels.De plus, les résultats de certaines opérations ne sont pas toujours emmagasinables dans l’ordinateur.Illustrons ces points par quelques exemples.Exemple 1.Ms + Ms =+ % ÉTUDE DE L'ÉQUATION DU SECOND DEGRÉ Afin de simplifier la présentation, faisons l’hypothèse que l’équation ax2 + bx + c — 0, a += 0 possède des racines réelles.J’illustrerai, à l’aide d’exemples particuliers, certains types de difficultés rencontrées.Exemple A Soit l’équation 6x2 + 5x — 4 = 0 L’on peut aisément obtenir les racines.Par la méthode de mise en facteur, étant donné que 6x2 + 5 x — 4 = (2x — 1) (3x + 4), l’on voit que x’ = + et x” = — 4/3 sont les deux racines.La méthode générale telle qu’exprimée par la formule : x = -b±Vb2-4ac 2a permet également de vérifier que les racines ont les valeurs données ci-haut.Remarquons ici que cette formule présente deux propriétés intéressantes en vue de son utilisation par un ordinateur.1— Chaque étape individuelle est non-ambiguë; En effet, avec un ordinateur possédant les caractéristiques énoncées plus haut, l’on a : ( + .33333333 X 10+00) +( + .33333333 X 10+00) = +.66666666 X 10+°°+ %, car % = +.66666667 X 10+00.Le fait que l’erreur associée au résultat de l’opération soit relativement faible ne doit pas masquer la difficulté fondamentale.Exemple 2.A + B n’est pas toujours calculable.Supposons que l’on cherche la somme des nombres : A = +.60000000 X 10+49 et B = +.50000000 X 10+49, deux nombres emmagasinables dans l’ordinateur.La somme A + B = +.11000000 x 10+50 n’est pas emmagasinable de sorte que l’ordinateur ne peut donner la solution A + B.Dans le langage technique, l’on dit qu’il y a débordement.Il est évident qu’un grand nombre d’opérations peuvent amener de tels débordements.Disons cependant que pour aider les utilisateurs, les ordinateurs sont en général capables de signaler l’apparition de tels débordements.2— la formule permet d’obtenir les solutions cherchées au moyen d’un nombre fini d’étapes.Cependant, comme nous allons le voir plus loin, elle ne permet pas toujours (i.e.: pour tout a, b et c, a / 0) d’obtenir les solutions cherchées.Les étapes découlant de la formule générale peuvent s’écrire comme suit Etape 1 : “ 2 : “ 3 : “ 4 : “ 5 : “ 6 : “ 7 : calculer z = —b “ y = b2 “ w = 4a “ v = wc “ u = y — v “ t — V~ü (nous avons supposé u > 0) “ r = 2a Ces étapes, communes à la recherche de x’ et x”, sont suivies : i) pour la détermination de x’, par étape 8 : calculer s = z + t “ 9 : “ x’ = s r ii) pour la détermination de x”, par étape 8’ : calculer s’ = z — t “ 9’ : “ x” = s’ r 178 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 Le lecteur intéressé vérifiera que les solutions trouvées grâce à un ordinateur ayant les caractéristiques énoncées plus haut sont : x’ = +.50000000 X 10+00 x” = —.13333333 X 10+°' Les valeurs des racines, à l’approximation près imposée par les conditions propres à l’ordinateur, sont identiques à celles déterminées « manuellement ».Les racines réelles de cette équation sont évidemment identiques à celles de l’exemple A.L’ordinateur, en suivant la procédure décrite, provoquera un débordement à l’étape 2 puisque y == b2 n’est pas emmagasinable.L’on pourrait évidemment réduire tous les coefficients par un facteur approprié de façon à contourner cette difficulté.Cependant, cette réduction scalaire n’est pas toujours possible; l’exemple D illustre bien de tels cas.Exemple B x2 — KLx — 1 = 0 Le lecteur pourra vérifier que la formule générale donne comme racines : x’ = 100000.00001 x” = —0.0000099999999999 Etudions maintenant le comportement d’un ordinateur dans la suite des étapes définies plus haut.Etape 1 : z ” 2 : y ” 3 : w ” 4 : v ” 5 : u ” 6 : t ” 7 : r Pour x’ : ” 8 : s ” 9 : x’ Pour x” : ” 8’ : s ” 9’ : x” + .10000000 x 10+06 + .10000000 X 10 + n + .40000000 X 10+°’ — .40000000 X 10+°' + .10000000 x 10+”* + .10000000 x 10+06 + .20000000 x 10+°' + .20000000 x 10+06 + .10000000 x 10 + 06 + .00000000 x 10+00 — .00000000 X 10+00 * : remarquer que v, étant très petit par rapport à y, n’influe pas sur la valeur calculée de u.Notons quelques points importants.Tout d’abord, les valeurs calculées des racines sont de bonnes approximations des valeurs réelles, i.e.: l’erreur absolue n’est pas très considérable.Cependant le cas de l’approximation de x’ se présente dans un contexte différent de celui de l’approximation de x”.En effet, la valeur de x’ calculée est correcte dans ses 8 chiffres significatifs alors qu’aucun des chiffres significatifs de x” obtenus par l’ordinateur, n’est valable.Ceci démontre que l’utilisation par ordinateur de la procédure décrite plus haut ne mène pas à l’obtention de l’une des deux racines.Ce fait est assez grave car il signifie que la procédure n’assure pas l’usager qu’il pourra résoudre toutes les équations du second degré.Exemple C 6 X 1030x2 + 5 X 1030x - 4 X 1030 = 0 Exemple D lO-Mx2 — 10+30x + 10+30 = 0 Les racines de cette équation sont l’une tout près de 1060 et l’autre tout près de 1.Il est évident qu’aucune réduction scalaire n’est possible et par conséquent l’ordinateur provoquera immanquablement un débordement à l’une ou l’autre des étapes.A première vue, l’on peut croire que les exemples ci-dessus, plus particulièrement C et D, correspondent à des cas qui ne se présentent que très rarement.La vérité est tout autre.Très souvent, au cours de la solution de certains problèmes, l’on doit résoudre des équations du second degré dont les coefficients sont susceptibles de présenter des difficultés comme celles illustrées ci-haut.Les informaticiens, et plus particulièrement ceux qui s’intéressent au calcul scientifique, branche de l’analyse numérique, s’emploient à découvrir des procédures générales, communément appelées algorithmes, capables de mener à des solutions.Ces algorithmes, considérés comme des suites finies d’étapes, chacune d’entre elles étant non-ambiguës, doivent toujours conduire à des solutions.Dans le cas particulier de l’équation du second degré, les exemples présentés plus haut montrent que la solution générale de l’équation du second degré, même si elle est connue depuis plusieurs siècles, n’offre pas toutes les garanties que doivent offrir les algorithmes utilisables sur ordinateur.En fait, la découverte d’un algorithme susceptible de résoudre ce problème élémentaire ne date que de quelque deux ans.Une première conclusion s’impose: étant donné que même pour des problèmes élémentaires les algorithmes définitifs sont tout à fait récents, il n’est pas surprenant de constater que d’autres problèmes plus complexes sont encore non résolus et doivent faire l’objet des travaux de recherches des informaticiens.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 179 Des êtres unicellulaires, microscopiques, qui peuplent la terre.La plupart des espèces de bactéries sont inoffensives et même très utiles, mais certaines espèces sont “pathogènes” ou sources de maladies.Les BACTERIES: un monde qui nous entoure Qui sont-eiles?Les bactéries font partie d’une classe de microorganismes qui sont des êtres unicellulaires infiniment petits; il nous est donc impossible de les observer à l’oeil nu.Cette particularité nécessite l’emploi du microscope optique qui sert à grossir, en moyenne mille fois, les petits objets, ou encore requiert l’emploi du microscope électronique, qui peut multiplier des centaines de milliers de fois les détails morphologiques susceptibles d’intérêt, soit en surface soit au sein de la cellule bactérienne.Pour plusieurs espèces de ces bactéries, des dizaines de milliers de cellules alignées bout à bout sont nécessaires à la formation d’une chaîne d’un pouce de longueur.Elles sont vivantes Oui, comme nous; il en est qui respirent l’oxygène de l’air, sans poumon bien entendu, et elles rejettent du gaz carbonique, ce sont les aérobies; certaines autres espèces cependant vivent en l’absence d’oxygène, élément qui leur est souvent néfaste — ce sont les anaérobies.180 par Marc QUEVILLON Elles se nourrissent de sels minéraux, de protéines, elles raffolent des sucres tout comme les petits enfants .et même les grands bien souvent; de plus, certaines vitamines leur sont essentielles.Du fruit de leur métabolisme, elles excrètent des déchets.Leur grande activité métabolique conduit à une reproduction très rapide et vice versa; une génération en vingt ou trente minutes est phénomène courant.Par exemple, la multiplication d’une seule bactérie et de ses descendants durant quelques jours serait suffisante pour obtenir un volume qui dépasserait celui de notre planète, la terre; cependant et heureusement, les conditions exigibles pour un tel exploit sont limitées.Comme il est dit dans la fable « la nourriture vint à manquer » et la multiplication s’arrête.Morphologie des bactéries Des formes particulières sont rencontrées dans ce monde d’organismes microscopiques.D’abord, de petites sphères qui ressemblent à des raisins; elles peuvent être seules, en paires, Fig.1 Schéma de diverses formes (ou morphologies) des bactéries.A.Forme sphérique.B.Forme de bâtonnet.C.Forme spiralée.D.Forme de plantule.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 1 to: Cl en chaînettes plus ou moins longues ou encore en grappes (Fig.IA).Ensuite, viennent les bâtonnets similaires aux concombres par leur forme; ceux-ci peuvent être incurvés ou droits, à bouts arrondis ou carrés (Fig.IB).Enfin il y a les spiralées, semblables aux ressorts à boudin (Fig.1C), ou encore celles qui ont la forme de petites plantules qui rappellent les plantes décoratives communes (Fig.1D).Quelques traits particuliers Certains de ces microorganismes sont colorés, c’est-à-dire qu’ils possèdent un pigment, et selon l’espèce bactérienne, toute la gamme des couleurs de l’arc-en-ciel y est représentée.De plus, un nombre considérable d’espèces en forme de bâtonnets possèdent une spore intracellulaire, organelle de résistance, ronde ou ovallaire, qui déforme ou non les parois bacillaires, et qui peut être située au centre ou à un des bouts du bacille (Fig.2).Cette spore résiste aux conditions physiques adverses comme le dessèchement et la chaleur qui sont néfastes pour le bacille ou la forme végétative qui la contient.Elle assure la survie de l’espèce et se remet à proliférer quand les conditions redeviennent favorables.Enfin, plusieurs espèces bactériennes chez les bacilles et les spirilles sont mobiles; elles peuvent circuler à l’aide de cils vibratiles et de poils flexibles avec lesquels elles se meuvent facilement et rapidement, surtout dans les liquides, car elles sont douées d’une grande énergie physique par rapport à leur taille (Fig.3).Photographies ci-contre: Fig.2 (en haut).Bacille anaérobie montrant une spore centrale qui déforme la bactérie; de plus nous observons la présence de cils vibratiles.(Grossissement environ 33 000).Fig.3 (en bas).Bacille anaérobie en division, montrant des flagelles aux deux extrémités.(Grossissement environ 33 000).LE JEUNE SCIENTIFIQUE.MAI 1967 Habitat et utilité Les bactéries se rencontrent presque partout: dans les eaux des océans, de nos lacs et rivières, à la surface et à l’intérieur du sol, souvent à des profondeurs considérables, enfin dans l’atmosphère, en toutes saisons.Il n’est donc pas étonnant de les rencontrer sur tous les objets qui nous entourent; non .non, ne vous inquiétez pas outre mesure, ces microbes sont pour la plupart inoffensifs et très utiles.Les déchets que les êtres vivants rejettent, ou encore les cadavres que les végétaux et les animaux laissent après leur mort, dans les eaux et sur la terre, sont promptement décomposés par les bactéries, en matières plus simples, utilisables à nouveau par d’autres êtres vivants.En outre, l’exploitation rationnelle des microbes par l’homme est très répandue; dans l’industrie laitière il y a la transformation du lait en fromage, en yougourt etc.; l’industrie chimique en tire un gros profit par la fabri- cation de certains produits, par exemple, les ferments acétiques (bactéries du genre Acetobac-ter) qui transforment l’alcool éthylique en vinaigre.Chez les animaux, c’est la famille des herbivores qui en profite le plus; certaines espèces bactériennes du rumen de ces animaux réduisent la cellulose des plantes en nourriture assimilable.Enfin, certaines plantes, les légumineuses en particulier, utilisent en symbiose dans leurs racines des bactéries qui fixent l’azote de l’air pour en faire leurs propres substances protéiques; c’est un rappel du cycle des éléments chimiques dans la nature: celui de l’azote, du soufre, du fer et du manganèse pour en nommer quelques-uns.Maladies et prévention Malheureusement, certaines bactéries causent des maladies.Elles sont plutôt rares, une centaine d’espèces tout au plus parmi les milliers qui à ce jour ont été identifiées et cataloguées.Les vaccins contre la co- queluche, la diphtérie, le tétanos, la tuberculose (BCG) et peut-être d’autres que vous avez reçus ou qu’il vous est facilement possible de recevoir, vous préserveront contre les attaques de ces germes nuisibles.Les règles élémentaires d’hygiène et de propreté que l’on enseigne contribuent également à protéger votre santé.Conclusion Voici donc un monde d’êtres vivants que vous côtoyez chaque jour et que vous soupçonniez à peine.Vous y gagneriez certainement à le connaître davantage.Bibliographie DE KRUIF, P.: Chasseurs de Microbes, Marabout Junior, no 33.DELAUNAY, A.: Pasteur et la Microbiologie, Collection Que sais-je?no 467.KISTER, R.: (Editeur), Le Monde des Microbes, Encyclopédie des Sciences biologiques.La vie et l’homme (.1961).La réussite d'une bactérie Il n'y a pas seulement des bactéries nuisibles pour l'homme L’action des bactéries et d’autres microorganismes est souvent liée dans notre esprit à une maladie.Par instinct naturel de défense on pense évidemment surtout aux maladies humaines en considérant les bactéries comme nos ennemis de toujours.Cependant le problème est beaucoup plus complexe.Il est vrai que la microbiologie médicale englobe une large gamme de bactéries, virus, champignons, protozoaires, etc., pathogènes pour l’homme.Il est vrai que ces microorganismes sont mieux connus car il est très probable que chacun de nous fut atteint au moins une fois par un de ces êtres microscopiques.Par conséquent, les études qui s’y rapportent sont nom- par Edouard KURSTAK breuses.Mais il n’y a pas que la microbiologie médicale.La microbiologie du sol est extrêmement riche.Une microbiologie industrielle et d’autres existent également.Grâce aux bactéries qui pullulent dans les eaux et dans le sol vivant aux dépens de déchets organiques et de cadavres, notre planète est continuellement nettoyée, ce qui la rend habitable.Certaines bactéries jouent un rôle capital dans les processus de fertilisation du sol.D’autres bactéries jouent le rôle important d’auxiliaires dans l’industrie.Par exemple, de multiples industries agricoles fonctionnent à base de la fermentation bactérienne.En effet la fabrication des fromages, du vinaigre, des aliments fermentés est le résultat de l’action de ces microorganismes.L’industrie chimique a également recours à l’action bactérienne pour obtenir des corps organiques importants.Il ne 182 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 faut pas oublier qu’un grand nombre de médicaments, couramment appelés antibiotiques, sont d’origine microbienne.Donc, en un mot, il y a heureusement un nombre impressionnant de bactéries et d’autres microorganismes qui sont utiles pour l’homme.J’essaierai de démontrer cette utilité en prenant comme exemple une bactérie et décrivant le chemin qu’elle a parcouru depuis sa découverte.Pour assurer la continuité de mon article paru en octobre 1966 (Volume 5, no 1 du J.Scientifique) j’ai choisi la bactérie nommée Bacillus thuringiensis.C’est en relisant cet article précédant que vous constaterez que les bactéries sont également nos auxiliaires dans la lutte contre un grand nombre d’arthropodes nuisibles, surtout insectes.Nous pouvons donc parler également de microorganismes pathogènes pour les insectes.Parmi ces microorganismes, on retrouve une bactérie qui tient le rôle de vedette.Son nom est connu à travers le monde, car plusieurs chercheurs étudient cette bactérie aussi bien du point de vue fondamental que de l’application pratique.Parmi ces pays, dont les principaux sont les Etats-Unis d’Amérique, l’U.R.S.S., le Japon, la France, l’Allemagne, on retrouve également le Canada qui se place parmi les premiers par la qualité des travaux publiés.Pour présenter plus amplement la bactérie en question je tiens compte de différents travaux étrangers, ainsi que de mes recherches personnelles.Fig.1.Schéma de deux formes végétatives de Bacillus thuringiensis montrant la disposition de la spore et du cristal.« Bacillus thuringiensis », une bactérie nuisible pour les insectes mais inoffensive pour l'homme Avant que la bactérie Bacillus thuringiensis ait pu jouir de la renommée internationale actuelle, elle fut obligée de connaître également des périodes bien moins heureuses.Voici les différentes étapes de la réussite.En 1915, en Allemagne dans la région de Thuringe, le chercheur Berliner observa un grand nombre de larves malades et mortes d’un microlépidoptère nuisible aux denrées alimentaires.Cet insecte suivant les pays se nomme Ephestia kühniella ou Anagasta kühniella.L’étendue de la maladie était telle qu’il s’agissait d’une épizootie.Les examens bactériologiques des larves atteintes ont conduit Berliner à isoler une bactérie responsable de la maladie.Après l’isolement de la bactérie il lui donna un nom celui de Bacillus thuringiensis.En effet, la bactérie appartenant aux Bacilles et découverte en Thuringe avait tous les droits de s’appeler ainsi.L’auteur fit une communication scientifique de l’observation et de ses recherches préliminaires.Cependant, ceci ne semblait pas donner de suites à de nouvelles investigations.C’est seulement une dizaine d’années plus tard, en 1927, que la bactérie a été de nouveau réisolée et étudiée par Mattes.Temporairement, ce chercheur sortait le bacille de l’oubli en recherchant l’action de B.thuringiensis dans l’intestin des larves du Lépidoptère d’origine.Quelques travaux ont suivi mais sans qu’on prête l’attention particulière au nouveau venu en bactériologie.A vrai dire il fallait attendre les années après 1950 pour que le succès d’emploi pratique aux U.S.A.d’une autre bactérie Bacillus popilliae contre des larves nuisibles appartenant aux Scara-béides, donne un renouveau d’intérêt pour B.thuringiensis.Par ailleurs, cet intérêt allait de concert avec le développement de nouvelles techniques en microbiologie, qui ont notamment permis la caractérisation de la bactérie en question.Elle s’est avérée pathogène pour plusieurs espèces d’insectes, mais inoffensive pour l’homme et LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 183 les animaux domestiques.Aujourd’hui le nombre de travaux déjà publiés et en cours au sujet de B.thuringiensis est très élevé.Mais répondons d’abord à la question suivante : Qu'est-ce que « Bacillus thuringiensis »?Pour les bactériologistes B.thuringiensis est une bactérie qui dans la classification des bactéries fait partie de la famille des Bacillacées occupant une place au voisinage du Bacillus cereus, Bacillus subtilis et du Bacillus anthracis.C’est une bactérie ayant une très riche morphologie.La forme végétative a une ciliation péritriche et les bacilles sont mobiles.Ils forment au cours de leur évolution une endospore ovale, subterminale, non déformante et en même temps ce qui est très intéressant, une inclusion protéique losangique, dit cristal rhomboédrique (Fig.1).Dans certaines conditions on peut obtenir des mutants de cette bactérie lesquels sont acristal-lophores.Mais les formes végétatives (Fig.2) de la souche originale Berliner produisent les spores et les cristaux.Ces deux éléments sont libérés dans le milieu de développement de la bactérie par lyse bacillaire (Fig.3).Dans ce cas ils se présentent séparément mais parfois le cristal et la spore issus d’une même forme végétative restent attachés par l’une des extrémités.En général les formes végétatives sont longues de 3 à 6p.et larges de 0,8 à 1,3p.Les cristaux ont de 0,4 à 0,8p sur 1 à l,4p, et les spores de 0,8 à 0,9p sur 1,6 à 2p.B.thuringiensis est Gram positif, aérobie, et sur frottis les formes végétatives sont disposées en chaînes ou isolées.Le bacille se colore facilement par les colorants courants employés en bactériologie.Les cils des bactéries jeunes peuvent être mis en évidence par des colorations spéciales.Pour son développement cette bactérie utilise facilement les glucides : glucose, maltose, lévulose.Par contre ne sont pas utilisés : lactose, galactose, arabinose, xylose, etc.pour n’en citer que quelques-uns.On pourrait donner une longue gamme de réponses biochimiques de cette bactérie, ce qui n’est pas notre but; retenons cependant la particularité de la formation par B.thuringiensis de l’inclusion protéique cristalline (Fig.4.).La découverte du cristal est dû au travail des chercheurs canadiens Angus et Heimpel.Le premier a notamment précisé la composition chimique du cristal, dont l’acide glutamique (12,9%) leucine et isoleucine (10,4%), arginine (9,4%), phénylalanine (7,4%), proline (6,7%) et la tyrosine (3,9%) forment l’essentiel.'-/• i.mê.Fig.2.Formes végétatives de Bacillus thuringiensis au stade de multiplication.La division des bactéries, les membranes et quelques cils sont à remarquer.(Photographie prise au microscope électronique, grossissement 7 000).Fig.3.Libération de spores et de existaux de Bacillus thuringiensis de la membi'ane bactérienne ayant lieu à la fin de l’évolution de la forme végétative.(Microscope électronique, 13 000 X).184 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 Ce cristal est en effet une toxine cristallisée.La démonstration de la toxicité a été faite sur différentes espèces d’insectes ce qui a donné de l’importance à la bactérie.Mais cette importance s’est avérée encore plus grande avec la découverte d’un autre type de toxine solubilisée dans le milieu de culture.Cette nouvelle toxine étant résistante à la chaleur qui normalement détruit les bactéries, porte le nom de toxine thermostable.Elle est également toxique pour plusieurs insectes.Notons cependant que la toxine thermostable n’a été jusqu’ici décelée que sur une seule souche de B.thuringiensis var.thuringiensis Berliner.Comment la bactérie provoque-t-elle la maladie?Il est acquis à présent que B.thuringiensis est pathogène pour plusieurs insectes.Quoique le mécanisme de son action pathogène fut étudié sur des hôtes différents nous décrivons ici la pathogénèse exercée sur des larves d’Anagasta kühniella.Cet insecte a un potentiel de pullulation remarquable.En été il trouve des conditions thermiques optimum pour son développement et les générations se succèdent rapidement.Il ne souffre pas du froid hivernal, car dans les entrepôts une température satisfaisante lui assure une continuité de développement.Donc, c’est un ravageur à l’année longue.Sa nuisibilité est inquiétante car une seule femelle de ce papillon pond en général de 200 à 300 oeufs.Il est facile de prévoir mathématiquement qu’à la deuxième génération il faudra faire face à quelque 20 à 30 milles larves descendant d’une seule femelle.En plus, il y a environ 8 générations par an! En sachant que cet insecte cosmopolite pose les mêmes problèmes à l’échelle mondiale il est surprenant que la découverte de B.thuringiensis.très pathogène pour son hôte d’origine, fut suivie d’une réussite de la bactérie seulement un demi-siècle après.Les explications peuvent être avancées mais il est préférable de se pencher sur les infections à B.thuringiensis.Infection par la bouche (per orale) : Elle a lieu quand la larve absorbe une nourriture contaminée par B.thuringiensis.La bactérie étant sporogène, il est relativement facile de préparer un mélange composé de nourriture et de spores.L’infection peut se faire dans les conditions naturelles et cela se produit car les spores de B.thuringiensis comme les spores d’autres bactéries sont facilement véhiculées et résistent longtemps dans la nature.On peut également déclencher une infection expérimentale en injectant dans l’intestin d’une larve une ' '’v.• • ¦ A-y •; '¦¦¦ { .Y : '.•• ¦: •!, ! y: y vv •• vyVvvyy; >¦; h' W::., Y - Fig.4.Cristal protéique rhomboédrique, toxique pour les insectes.Ici libéré dans le milieu de culture par la forme végétative de Bacillus thuringiensis.(Microscope électronique, 35 000 X).quantité de spores ou de formes végétatives de la bactérie en solution.Cette injection per orale est relativement facile à l’aide d’une microseringue.La quantité d’inoculum pathogène injecté par larve d’un stade avancé de A.kühniella ne doit pas dépasser 0.01 ml, car un volume plus élevé risque de provoquer l’éclatement de l’intestin entraînant immédiatement la mort de l’hôte.A partir du moment de l’introduction de la bactérie sous les formes indiquées dans l’intestin de la larve, il faut attendre quelques heures seulement pour observer les premiers symptômes cliniques de la maladie; ceci dans les conditions thermiques optimum au développement larvaire.Par des examens histologiques et hématologiques, c’est-à-dire sur coupes et frottis on suit l’évolution de la pathogénèse au moment même de la maladie.Les colorations (Hemalun — éosine orange, Giemsa, Mallory, etc.) permettent, suivant les cas de suivre le développement bactérien et les dégradations tissulaires.L’observation macroscopique des symptômes cliniques de la maladie combinée à ces méthodes complète la gamme des moyens principaux d’une étude de ce genre.Nous ne déterminerons pas ici exactement, révolution de la maladie heure par heure, car elle dépend de la dose de bactéries absorbées, de la composition de l’inoculum, de la température, du stade larvaire etc., comme cela fut démontré par différents chercheurs.Mais voyons le comportement de la larve et de la bactérie introduite à dose assez élevée.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 185 Dans les premiers moments qui suivent l’injection, le comportement des larves semble être normal.Après un jour les premiers symptômes de la maladie apparaissent.Les larves choisies du lot expérimental sont destinées pour histologie et d’autres examens.Ces méthodes permettent d’observer qu’au début existe un faible développement de la bactérie, manifesté par la présence dans l’intestin de formes végétatives de B.thuringiensis.Quelques heures plus tard il y a augmentation du nombre de bactéries dans l’intestin et dans les premiers deux jours la forte pullulation de B.thuringiensis est accompagnée d’une dégradation des cellules de l’épithélium intestinal.Après la mort on constate un envahissement de l’hôte entier.Nous retrouvons ainsi les bactéries dans la cavité viscérale.Les auteurs qui ont tracé la pathogénèse de B.thuringiensis chez A.kühniella sont d’accord pour dire qu’il s’agit d’un processus d’intoxication suivi par une septicémie généralisée au moment de la mort.L’intoxication, suivant les inoculums bactériens utilisés peut provenir de différentes toxines décrites.Les chercheurs attirent l’attention notamment sur le pH du suc intestinal des larves lequel étant généralement alcalin (pour A.kühniella, il est compris entre 7 et 8,4 pour d’autres espèces il peut être moins ou plus élevé) joue un rôle dans le développement bactérien et notamment dans la dissolution du cristal toxique.Ce dernier n’est dissout que dans des solutions alcalines.ainsi sa diffusion et son action sont facilitées dès que le pH intestinal des larves est convenable.Pour cette raison et d’autres, il y a différentes pathogénèses à B.thuringiensis suivant le type d’insecte à combattre et les symptômes peuvent différer d’une espèce à l’autre.Certains insectes présentent très peu de temps après l’injection de la bactérie, un arrêt d’alimentation dû à une Daralysie des pièces buccales ou du tube digestif.D’autres des manifestations asthéni-aues et des symptômes plus complexes.La pathogénèse se termine en général par la mort.Infection de la cavité viscérale : Elle a lieu quand les bactéries sont introduites naturellement ou expérimentalement dans la cavité viscérale des larves.Ce mode d’infection a également beaucoup d’intérêt dans la nature où existe un parasitisme fréquent d’insectes par d’autres espères d’insectes appelés entomophages (voir « La lutte biologique » Vol.5, no 1, 1966).Ces entomophaees dont la plupart sont des Ichneumonidae, peuvent introduire un microorganisme donné dans la cavité de son hôte au moment de la ponte, comme nous l’avons démontré par ailleurs.Dans ce cas la tarière déposant l’oeuf dans le corps de la larve joue le rôle d’une seringue injectant la bactérie.Pour le cas d’A.kühniella, dont les larves sont abondamment parasitées par l’Ichneumonide Neme-ritis canescens le mécanisme d’infection est le suivant.Pendant la première période allant du moment de la contamination jusqu’à 9 heures environ on ne note aucun symptôme externe.Une réaction hémocytaire intense est visible au niveau de la blessure faite par la tarière du parasite, ainsi que quelques bactéries introduites déjà au stade végétatif.Donc, la germination des spores introduites a eu lieu.Cependant, l’examen de l’hémolymphe ne montre pas de multiplications de la bactérie dans la cavité viscérale, ni de changements des hémocytes (cellules sanguines chez les insectes).Plus tard des symptômes pathologiques nets apparaissent consistant en une paralysie de la larve.En même temps les hémocytes sont de plus en plus vacuolisés et le cytoplasme dégradé.Mais on ne constate pas de développement notable de bactéries.Cette multiplication bactérienne a lieu seulement quand les cellules sanguines sont très altérées et les tissus dégradés.A ce moment on assiste à un envahissement rapide de l’hémolym-phe (sang des insectes) et de toute la cavité viscérale de la larve par les bactéries (Fig.5).L’insecte meurt alors de septicémie, en général dans les 24 heures.La mise en parallèle de ces observations fait supposer un effet toxique des formes végétatives des bactéries même lorsqu’elles ne se trouvent qu’en nombre réduit dans l’hémolymphe.D’autres expériences avec les toxines bactériennes permettent de penser que l’infection in-trahémocoelienne est dans ce cas toxi-septicémi-que.Les deux infections, per orale, et intrahémo-coelienne.combinées ensemble donnent des résultats très encourageants, car le pourcentage d’insectes supprimés par cette méthode est très é’evé.Ainsi les infections microbiennes par parasitisme d’un entomophage s’avèrent un complément pouvant être une méthode de lutte microbiologique contre les insectes.Production industrielle et utilisation pratique de la bactérie Cinquante ans après la découverte de B.thuringiensis, malgré qu’il n’y a pas lieu de parler d’une véritable utilisation pratique de la bactérie dans la lutte contre les insectes, on peut cependant dire qu’elle a réussi à intéresser aussi bien les chercheurs que les industriels.186 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, MAI 1967 Be: - ft V -V :v^ O-v, V «< J M; '¦rfk, Fig.5.Multiplication de la bactérie Bacillus thuringiensis dans la cavité viscérale de l’insecte A.kilhniella.Envahissement septicémique à la fin de la pathogénèse (ou à la fin du cycle de la maladie).Coloration à la brésiléine.(360 X).b : bactéries; c : contenu intestinal; pi : paroi cellulaire; mb : membrane basale.Fig.6.Les cristaux rhomboédriques et les spores de la bactérie Bacillus thuringiensis sont libérés ici dans le milieu de culture vers la fin de l’évolution des formes végétatives.A la base de ces deux éléments l’industrie produit aujourd’hui des insecticides microbiologiques pour lutter contre les insectes nuisibles.(Photographie prise au microscope électronique, 9 100 X).k ¦