Manipulations sur les coacervats

Il est hautement vraisemblable que les cellules procaryotes ont précédé les cellules eucaryotes dans l'évolution. Compte tenu de l'atmosphère initiale de la Terre, dépourvue d'oxygène moléculaire, les premiers procaryotes devaient être anaérobies et hétérotrophes, fermentant la matière organique. Mais quelle est l'origine des premiers procaryotes ? Dans les années 1930, le chimiste russe A. I. Oparin, suggéra que des agrégats moléculaires appelés coacervats, que l'on peut produire au laboratoire, pouvaient ressembler aux précurseurs des premières cellules procaryotes. Les coacervats sont formés de substances de masse moléculaire élevée qui s'associent, en milieu aqueux, pour former des gouttelettes microscopiques. Ces gouttelettes partagent certaines propriétés avec les cellules vivantes : elles peuvent maintenir un environnement interne différent de l'environnement externe et absorber sélectivement certaines substances dans leur environnement.

Objectifs : 
De simples agrégats moléculaires peuvent manifester certaines propriétés du vivant. Les cellules vivantes obéissent aux lois physicochimiques.

Protocole

1. Mélanger dans un tube à essai 5 mL d’une solution de gélatine à 1 % avec 3 mL d’une solution de gomme arabique à 1 %. Recouvrir de parafilm et bien mélanger en agitant. 
 

2. Mesurer le pH de la solution (en trempant un agitateur de verre dans la solution et en déposant une goutte sur un papier pH). Le noter. 
 

3. Monter une goutte de la solution sur une lame porte objet et l’observer au faible grossissement du microscope (objectif 10 x). Mettre la lame de côté. 
 

4. Ajouter goutte à goutte une solution d’acide chlorhydrique à 0,1 mol.L^-1 dans le tube à essai et bien agiter après chaque goutte. Attendre après chaque goutte pour vérifier si la solution devient trouble. Si elle reste limpide, ajouter une nouvelle goutte. Quand la solution devient trouble, bien agiter. Si elle s’éclaircit de nouveau, ajouter une nouvelle goutte d’acide. 
Attention : si l’acide chlorhydrique est en excès, le trouble disparaît. Dans ce cas, le pH est devenu trop bas pour obtenir des coacervats et les opérations doivent être recommencées. 
 

5. Quand la solution reste trouble en permanence, mesurer de nouveau le pH, le noter et préparer une autre lame avec une goutte. À ce stade, des coacervats devraient être visibles, éventuellement au grossissement moyen. Comparer avec la première lame pour y vérifier l’absence de coacervats. 
 

6. Colorer les coacervats avec du rouge Congo, du rouge neutre et du bleu de méthylène en mélangeant sur des lames différentes une goutte de la solution avec une goutte de chaque colorant et recouvrir d’une lamelle. Observer au fort grossissement. 

Matériel
 

Tubes à essai, gélatine, gomme arabique, parafilm, papier pH ou pHmètre, lames porte-objet, rouge Congo, rouge neutre, bleu de méthylène

Solutions

• Solutions à 1 % : 1 g dans 100 mL ou 0,1 g dans 10 mL. Agiter avec un agitateur magnétique en chauffant légèrement pour accélérer la dissolution.
• HCl 0,1 mol.L^-1 : 8,6 mL d'acide concentré (d = 1,17) dans 991,4 mL d'eau.
• Colorants : 0,1 à 0,3 g.L^-1