La nature nous en fait voir de toutes les couleurs

Université Catholique de Louvain
Festival des Sciences – UCL, LLN
18 – 20 mars 2002
Travail présenté dans le cadre de l'agrégation en Faculté des Sciences par: Goffart Alain
Remacle Marie-Sylvie
Scoubeau Olivier
La nature nous en fait voir de
toutes les couleurs

La nature nous en fait voir de toutes les couleurs – Festival des sciences LLN - mars 2002 2/26
Table des matières
Table des matières 2
LA NATURE NOUS EN FAIT VOIR DE TOUTES LES COULEURS 4
I. Mise en situation 4
II. Liens entre les différents concepts 5
III. Liens avec le programme (3e degré) 5
IV Compétences 5
4.1 Compétences générales 5
4.2 Compétences scientifiques 5
4.3 Compétences spécifiques 6
V. Déroulement 6
5.1 Timing et organisation pratique de la séquence 6
5.2 Questionnaire de recueil de conceptions / représentations des élèves 6
5.3 Partie expérimentale 8
5.3.1 Consignes de sécurité quant à la manipulation du dichlorométhane (CH2Cl2 ) 8
5.3.2 Mode opératoire 8
5.3.2.1 Lien entre la situation-problème et l'expérience pratique 9
5.3.2.2 Séparation des pigments du paprika par chromatographie sur colonne 9
5.3.2.3 Modification d'un pigment végétal (anthocyane) en fonction de l'acidité du milieu 10
5.4 Réponses à la question-problème et réflexion méta-cognitive 11
5.4.1 Re-formulation en groupes des observations 11
5.4.2 Interprétation par les élèves des phénomènes observés 12
5.4.3 De la représentation au concept 12
5.4.4 Pratique réflexive et méta-cognition 13
VI Aspects théoriques 13
6.1 Physique des couleurs 13
6.2 Une couleur peut en cacher une autre! 13
6.3 Relation entre la structure moléculaire et la couleur d’un pigment végétal 14
6.4 Classification des pigments végétaux 14
6.4.1 Les pigments photosynthétiques 15
6.4.1.1 DEFINITION 15
6.4.1.2 LOCALISATION 15
6.4.1.3 CLASSIFICATION EN FONCTION DE LA STRUCTURE MOLECULAIRE 15
a) Les chlorophylles 15
b) Les caroténoïdes 16
c) Les phycobilines 16
6.4.1.4 FONCTIONS ET PROPRIÉTÉS 16
a) Chlorophylles 16
b) Caroténoïdes 17
c) Phycobilines 17
6.4.1.5 COULEURS 17
a) Chlorophylles 17
b) Caroténoïdes 17
c) Phycobilines 18
6.4.2 Les pigments non photosynthétiques (flavonoïdes) 18
6.4.2.1 DEFINITION 18
6.4.2.2 LOCALISATION 18
6.4.2.3 CLASSIFICATION EN FONCTION DE LA STRUCTURE MOLECULAIRE 19

La nature nous en fait voir de toutes les couleurs – Festival des sciences LLN - mars 2002 3/26
a) Les anthocyanes 19
b) Les leuco-anthocyanes 20
c) Les flavonols, les flavanones et les flavones 20
d) Les isoflavonoïdes (roténone et roténoïdes) 21
e) Les tanins condensés 21
6.4.2.4 FONCTIONS ET PROPRIETES 21
6.4.2.5 COULEURS 23
a) Anthocyanes 23
b) Leuco-anthocyanes 23
c) Flavonols 23
d) Flavonones et flavones 23
e) Isoflavonoïdes 23
VII Bibliographie 24
VIII Annexes 26

La nature nous en fait voir de toutes les couleurs – Festival des sciences LLN - mars 2002 4/26
La nature nous en fait voir de toutes les couleurs
I. Mise en situation
Dans le cadre du festival des sciences et du cours de didactique spéciale des sciences
naturelles 2001-2002, SC 2320, nous avons décidé d'aborder le thème des couleurs dans le
monde des végétaux supérieurs. Il nous a semblé intéressant que les élèves du troisième
degré de l'enseignement secondaire se rendent compte d'une part, de la complexité de l'origine
des couleurs dans la nature et d'autre part, de l'utilisation que la plante – et l'homme – peuvent
en faire.
Comme mise en situation de l'élève, nous avons choisi un pays ensoleillé et riche de
couleurs, l'Andalousie. L'étudiant y est représenté comme jeune scout en vacances, qui est
chargé d'aller chercher le nécessaire pour préparer une salade. Dans sa conception, il
n'imagine pas acheter autre chose qu'une salade verte; le maraîcher lui rétorque qu'une salade
n'est pas nécessairement verte et que la nature offre bien d'autres légumes colorés avec
lesquels il pourra composer de savoureuses salades.
"Tu es au camp scout/guide en Andalousie: soleil, chaleur et farniente sont au rendez-
vous! Aujourd'hui, c'est la journée des corvées et ta patrouille est chargée de cuisiner pour
toute la troupe. Ton C.P. t'envoie faire les courses au marché du village pour acheter de quoi
préparer une méga salade. Arrivé(e) sur place, tu vois des échoppes remplies de fruits et de
légumes de toutes les couleurs. C'est très beau, mais catastrophe, tu ne vois nulle part de la
laitue (verte)!! Dans un espagnol approximatif, tu demandes au maraîcher s'il n'a pas de
salade. Celui-ci te répond: "Oye chica/o, se nota que vienes del Norte. Todas las ensaladas
no son verdes. ¡Mira aquí, esta profusión de colores! Frutas, flores, verduras… ¿No te
gustan los colores de la naturaleza? ¿Porque tiene que ser verde la ensalada?"
1
Et voilà que
subitement, tu réalises quelque chose qui ne t'avait jamais frappé auparavant et tu te poses les
questions suivantes: mais d'où viennent toutes ces couleurs? A quoi servent-elles? …"
1
Eh petit(e), on voit que tu viens du Nord. Toutes les salades ne sont pas vertes. Regarde ici, cette profusion de
couleurs! Des fruits, des fleurs, des légumes… Tu n'aimes pas les couleurs de la nature? Pourquoi la salade
doit-elle être verte?

La nature nous en fait voir de toutes les couleurs – Festival des sciences LLN - mars 2002 5/26
II. Liens entre les différents concepts
Voir carte conceptuelle en annexe.
III. Liens avec le programme (3e degré)
Les savoirs abordés dans ce laboratoire peuvent être mis en relation avec les thèmes du
programme FESEC (sciences, 3e degré) qui suivent:
Sciences de base:
* Chimie: notions de pH, acides et bases au quotidien;
* Biologie: théorie de l’évolution et dynamique des écosystèmes.
Sciences générales:
* Physique: la lumière
* Chimie: les réactions acides-bases et la nomenclature, propriétés et usages de quelques familles de
composés organiques
Education scientifique:
* Chimie: notions de pH, acides et bases au quotidien
IV Compétences
4.1 Compétences générales
 Interpréter un phénomène (la coloration des végétaux supérieurs)
 Comprendre le fonctionnement et utiliser une technique de séparation chimique
(chromatographie)
4.2 Compétences scientifiques
(cf. bibliographie: 1, 4)
 conceptualiser une phénomène courant en tenant compte éventuellement d'aspects sociaux,
économiques, culturels
- Le phénomène est ici l’apparition de couleurs différentes chez les végétaux.
- Les aspects économiques:
Importation de fleurs exotiques, aux couleurs vives, de contre-saison
Vente de plantes à certaines périodes de l’année (muguets, roses, chrysanthèmes …)
Aménagement des espaces verts urbains (parcs, parterres, ronds-points …)
Aménagement des espaces intérieurs
Eco-tourisme (floraison exotique, été indien au Canada …)
Développement de variétés nouvelles en horticulture et en arboriculture
- Les aspects socio-culturels: