TP virtuel sur la chambre de choix : taxie et cinèse

Ce TP virtuel sur la chambre de choix reprend la manipulation classique sur le comportement animal sans ramasser un seul cloporte. Les élèves lâchent 10 cloportes dans une chambre dont une moitié est sèche (gel de silice) et l'autre humide (eau), les comptent pendant 10 minutes, inversent les côtés et recommencent. La vitesse moyenne et la fréquence des virages de chaque côté montrent que les cloportes se rassemblent dans l'air humide par cinèse, et non en se dirigeant vers l'eau. Un test du khi-deux sur des essais isolés puis regroupés montre l'importance de la taille de l'échantillon. Toutes les valeurs ci-dessous proviennent de la simulation.

Liens avec les programmes

• AQA A-level Biology 7402, 3.6.1.1 (Survival and response) : taxies et cinèses, réponses simples qui maintiennent l'organisme dans un milieu favorable ; travail pratique obligatoire 10, effet d'un facteur du milieu sur le déplacement d'un animal à l'aide d'une chambre de choix ou d'un labyrinthe.
• AP Biology, thème 8.1 (Responses to the Environment) : les organismes répondent à leur milieu par leur comportement, comme dans l'étude du comportement de la drosophile.

Simulic n'est pas affilié au College Board ni à AQA, et n'est pas approuvé par eux.

Avant le TP (5 min)

Demandez aux élèves de s'engager sur une prédiction, sur papier ou comme question 1 du lien de classe :

« On lâche dix cloportes au centre d'une chambre dont une moitié est sèche et l'autre humide. Où seront la plupart d'entre eux après 10 minutes, et pourquoi ? »

Beaucoup d'élèves pensent que les cloportes perçoivent l'eau et marchent vers elle.

Protocole dans la simulation

1. Laissez Dispositif sur Chambre de choix, Animal sur Cloportes, Montage sur Sec – humide, Modèle sur Comme l’animal réel, Animaux sur 10 et Durée sur 10 min. Tapez 2 dans Graine avant le premier essai.
2. Appuyez sur Lâcher les animaux – essai 1, puis sur Aller à la fin. Avant de remettre les animaux, notez les effectifs finaux et la ligne « Vitesse moyenne (arrêts compris) et virages brusques par minute ».
3. Appuyez sur Remettre les animaux dans leur milieu, puis sur Inverser les côtés, et faites l'essai 2. Remettez les animaux, appuyez de nouveau sur Inverser les côtés et faites l'essai 3.
4. Cliquez sur la ligne Σ du tableau des essais pour voir le calcul du khi-deux des essais regroupés.
5. Témoin : réglez Montage sur Identiques (témoin) et faites un essai de plus.

Essai	Côtés	Sec (fin)	Humide (fin)	χ²	Significatif à p = 0,05 ?
1	normaux
2	inversés
3	normaux
Regroupés

Éthique : dans un vrai TP, utilisez peu d'animaux, déplacez-les avec un pinceau souple et remettez-les ensuite dans de la litière de feuilles humide.

Résultats attendus

Avec Graine 2 sur une page tout juste ouverte :

Essai	Côtés	Sec	Humide	χ²	p
1	normaux	4	6	0,40	≈ 0,53
2	inversés	2	8	3,60	≈ 0,06
3	normaux	3	7	1,60	≈ 0,21
Regroupés		9	21	4,80	≈ 0,03

• Aucun essai isolé n'est significatif, mais le χ² regroupé = 4,80 dépasse la valeur critique 3,84 (1 degré de liberté).
• Cinèse dans l'essai 1 : côté sec, 7,3 mm/s et 11,5 virages brusques par minute ; côté humide, 1,9 mm/s et 2,9 virages par minute. Les cloportes se déplacent environ 3,8 fois plus vite dans l'air sec.
• Effet instantané : dans l'essai 1, 9 ou 10 cloportes se trouvaient côté humide à chaque comptage de 4:30 à 9:30, mais seulement 6 à 10:00.
• Témoin (essai 4, deux moitiés identiques) : Côté A 4, Côté B 6, χ² = 0,40.
• Graines 1 à 300 : l'essai 1 seul était significatif 182 fois, les essais regroupés 299 fois.

Questions pour les élèves

1. (Prédiction, reposée après le TP) Où se retrouvent la plupart des cloportes, et comment ?
2. Quelle variable doit rester la même dans les deux moitiés ?
3. Que vaut χ² pour vos essais 1 à 3 regroupés ?
4. Combien de fois plus vite les cloportes se déplacent-ils côté sec que côté humide ?
5. Pourquoi le résultat regroupé est-il significatif alors que l'essai 1 ne l'est pas, et pourquoi inverser les côtés ?

Réponses pour l'enseignant : (1) Côté humide, par cinèse : ils se déplacent plus vite et tournent davantage dans l'air sec. (2) La lumière (gardez toute la chambre dans l'obscurité). (3) 4,80 (accepter 4,75–4,85). (4) Accepter 3,4–4,7 (3,8 avec Graine 2). (5) Avec 10 animaux, le hasard masque facilement une vraie préférence ; 30 animaux forment un échantillon plus fiable. Inverser les côtés montre que la préférence suit l'humidité, et non un côté de la boîte.

Idées fausses fréquentes

• « Cinèse veut dire se déplacer vers le stimulus. » Ça, c'est une taxie. Dans une cinèse, ce sont la vitesse et la fréquence des virages qui changent, pas la direction.
• « Non significatif veut dire aucune préférence. » L'essai 1 n'était pas significatif, mais les données regroupées l'étaient. Cela veut dire que les preuves sont encore insuffisantes.
• « Le comptage final dit tout. » Un seul instantané peut tromper ; la moyenne de plusieurs comptages est préférable.

Prolongement

• Réglez Modèle sur Taxie seule, puis sur Cinèse seule, et cochez Afficher les trajets : avec la taxie, les trajets vont droit vers un côté ; avec la cinèse, ils errent.
• Choisissez Asticots avec Lumière – obscurité pour observer un phototactisme négatif fort.

Questions fréquentes

Toute la classe peut-elle obtenir les mêmes valeurs ?

Oui. Dans les valeurs de départ du lien, fixez Graine aléatoire (la même graine donne les mêmes résultats) à 2 et gardez Animaux par essai à 10. La même graine et le même numéro d'essai donnent le même résultat : les élèves commencent donc par l'essai 1 sur une page tout juste ouverte.

Pourquoi 10 animaux si 10, c'est trop peu ?

Cela correspond à une chambre de choix scolaire typique et permet d'aborder la taille de l'échantillon : dix animaux donnent un effectif attendu de 5, le plus petit que le test admette.

Faut-il une table du khi-deux ?

Non. La simulation donne la valeur critique (3,84) et p. Demandez aux élèves de calculer d'abord χ², puis de vérifier avec le calcul détaillé.

Simulations et guides associés

Tropismes des plantes : phototropisme, hydrotropisme, gravitropisme Temps de réaction – le test de la règle qui tombe

Pour une autre manipulation avec un khi-deux, voir le TP virtuel sur l'indice mitotique. Pour d'autres thèmes, voir les idées de leçons de biologie interactives.