Antoine Van Leeuwenhoek (1632-1723) fut un grand explorateur même
si son nom n'est guère connu du public. Il vivait à Delft,
en Hollande, et son métier, marchand de tissu, ne le prédisposait
pas à la gloire scientifique. Il n'avait pas reçu de formation
scientifique et fut placé comme apprenti chez un drapier d'Amsterdam.
Pourtant, il entreprit l'exploration d'un monde encore insoupçonné
et les descriptions qu'il en fit lui valurent de devenir membre de la Royal
Society de Londres.
C'est, dit-on, en utilisant des perles de verre comme compte-fils qu'il
eut l'idée de partir à la découverte du monde microscopique
caché dans les dépôts entre ses dents, dans l'eau des
mares ou dans son sperme.
Cette dernière observation fit sensation dans la bonne société
cultivée européenne car personne n'aurait pu imaginer qu'il
y a dans la semence des animaux et de l'homme des "animaux semblables à
des têtards."
Les instruments qu'il utilisait, étaient très simples
: une lentille formée d'une minuscule bille de verre sertie dans
une lame métallique. L'échantillon était placé
sur une pointe métallique, solidaire du support et que l'on déplaçait
face à la lentille pour en explorer le contenu. L'ensemble était
tenu très près de l'œil, face à la lumière,
et permettait d'obtenir des grossissements allant jusqu'à trois
cents.
Notre but est donc de fabriquer un microscope en nous inspirant du principe
appliqué par ce pionnier : une seule lentille, formée d'une
simple perle de verre sertie dans une plaque permettant de la manipuler.
Un tel procédé permet d'observer des objets de quelques
micromètres (1 µm = 1 millième de mm) et sera donc
suffisant pour observer des cellules qui mesurent, en général,
quelques dizaines de micromètres.
Il faut d'ailleurs signaler que si van Leeuwenhoek a observé
et décrit de nombreux types de cellules, il n'a pas réalisé
que tous les êtres vivants sont formés d'un assemblage plus
ou moins complexe de ces unités.
Aujourd'hui, chacun sait que tous les organismes vivants sont formés
de cellules. On parle à la télévision de cellules
cancéreuses, de cellules sanguines, de neurones etc.
Toutefois, il ne suffisait pas d'observer ces cellules pour comprendre
qu'elles constituent les unités de structure et de fonctionnement
des êtres vivants et il ne faut donc pas s'étonner qu'il ait
fallu deux cents ans entre les premières observations de cellules
correctement décrites et l'élaboration d'une "théorie
cellulaire" par Schwann, théorie qui souffrait d'ailleurs de
nombreuses imperfections.
Quoiqu'il en soit, les observations de Van Leeuwenhoek ont ouvert un
nouveau monde et l'exploration microscopique du monde vivant fut une base
indispensable aux développements ultérieurs des sciences
de la vie.
EXPERIENCE
REALISATION PRATIQUE DU MICROSCOPE
:
Matériel nécessaire
Baguette de verre (2 à 5 mm x 200 mm) ou
perles de verre toutes prêtes, lames porte-objet, lamelles couvre-objet,
plaque de plastique ou de laiton, cache pour diapositive en plastique ou
tout autre morceau de plastique peu épais, réchaud de camping
ou cuisinière à gaz.
Fabrication de la lentille
Tenir la baguette par ses extrémités
et la chauffer au milieu sur une des petites flammes qui sortent du brûleur.
Chauffer avec la pointe de la flamme : la baguette va se ramollir dans
la zone chauffée.
Tirer doucement sur les extrémités
lorsqu'on commence à sentir le milieu de la baguette devenir mou.
La zone chauffée commence à s'étirer. Déplacer
légèrement la flamme et continuer à tirer doucement
: un fil de verre commence à s'étirer.
Continuer jusqu'à obtenir un fil de verre
le plus long possible et le rompre au milieu en chauffant à la flamme.
Prendre une des deux moitiés et chauffer
l'extrémité du fil à la flamme : une petite goutte
se forme et grandit légèrement au fur et à mesure
que le fil de verre fondant s'y incorpore.
Déplacer légèrement la flamme
pour faire fondre la zone du fil située juste en arrière
de la goutte en formation et continuer à chauffer jusqu'à
ce que la goutte fondue qui pend se détache du fil et tombe. En
tombant, la perle se refroidit et sera d'autant plus sphérique qu'elle
tombe de haut.
Le réchaud de camping a l'avantage d'avoir
un brûleur situé plus haut et laisse plus d'aise qu'une cuisinière.
Si la perle a la forme d'une goutte avec un bout pointu, elle sera quand
même utilisable, mais les meilleures lentilles sont celles dont la
forme est la plus proche d'une sphère et dont la taille est la plus
petite.
Il faudra préparer plusieurs lentilles
car la qualité obtenue est aléatoire et on sélectionnera
la meilleure.
Montage de la lentille
On découpera une plaque de plastique opaque
de 75 mm sur 35 mm environ. Ces dimensions ne sont qu'indicatives et des
plaques plus petites ou plus grandes peuvent convenir. Des plaques de laiton
très fines (voire un morceau de boîte de conserve) peuvent
également convenir.
Ouvrir un cache de diapositive pour récupérer
une des deux moitiés qui le constituent et découper un rectangle
de 20 mm x 10 mm avec des ciseaux.
Percer la grande plaque de plastique à
2 cm du petit côté en son milieu soit avec une mini-perceuse
soit avec un petit clou chauffé de façon à ce que
le diamètre du trou obtenu soit très légèrement
inférieur à celui de la bille de verre. Nettoyer les bavures
éventuelles autour du trou. Pour percer le laiton, utiliser un petit
clou et un marteau.
Procéder de même avec le petit rectangle
de plastique de façon à obtenir un trou de diamètre
légèrement inférieur à celui de la lentille.
Placer alors la bille sur le trou de la grande
plaque et la forcer légèrement dedans puis placer par dessus
la petite plaque bien en face (pour que la lentille s'insère entre
les deux trous). Coller la petite plaque sur la grande avec du ruban adhésif
de façon à pouvoir changer facilement la lentille.
Maintenant, il faut faire des essais avec les
différentes lentilles fabriquées pour sélectionner
la meilleure avant de coller définitivement les deux plaques. (On
peut très bien conserver le collage par ruban adhésif).
Pour les essais de sélection, on réalisera
une préparation simple de la façon suivante : placer quelques
cheveux sur une lame porte-objet et coller une lamelle couvre-objet par
dessus avec deux petits morceaux de ruban adhésif fixés sur
deux bords opposés de la lamelle. Se mettre face à une fenêtre
ou face à une lampe de moyenne puissance en tenant la préparation
de la main gauche et le microscope de la main droite avec sa lentille posée
sur la lamelle couvre-objet. Mettre son œil devant la lentille, très
prés, et fermer l'autre œil. Déplacer lentement le microscope
le long de la lame jusqu'à ce que l'image d'un cheveu apparaisse.
Parfaire la mise au point en écartant plus ou moins le microscope
de la lame. Essayer les deux faces de la lentille car l'une est souvent
meilleure que l'autre.
Attention : les mouvements des doigts
doivent être très fins car d'une part, la lentille est très
proche du verre de la lame porte-objet et, d'autre part, l'œil doit être
lui aussi très proche de la lentille et grand ouvert pour ne pas
être gêné par les cils. Il faudra peut-être tâtonner
un peu avant d'obtenir une image correcte, mais une fois que le "coup"
est pris il n'y a plus de problème.
On choisira donc la lentille qui donne l'image
la plus "propre" (la plus régulière, avec le minimum d'artefacts
lumineux ou de bulles d'air) pour faire le collage définitif (qui
n'est pas indispensable) et on fera attention à ne pas laisser couler
de colle sur la lentille.
NB Si on utilise de la colle cyanoacrylate,
il faudra attendre pour se servir du microscope : en effet, ces colles
libèrent pendant quelques heures des solvants irritants pour les
yeux.
QUE PEUT-ON OBSERVER ?
On choisira des échantillons de cellules
possédant des éléments naturellement contrastés
ou bien nous les colorerons artificiellement. De plus, les cellules végétales
étant plus grandes et plus solides que les cellules animales il
sera, en général, plus facile d'observer des échantillons
choisis dans le règne végétal. Les échantillons
devront toujours être très petits et transparents.
Nous nous limiterons un seul exemple ici, d'autres
étant donnés à l'article "théorie
cellulaire".
L'observation sera améliorée si
on dispose une feuille de plastique bleu transparent (genre protège-cahier)
sur la source lumineuse.
Cellules superficielles de la muqueuse buccale
Il est très facile de prélever des
cellules à l'intérieur de la bouche car elles desquament
naturellement comme celles de la peau : gratter légèrement
l'intérieur de la joue avec l'ongle ou tout autre instrument et
déposer un tout petit peu de la bouillie grisâtre obtenue
sur une lame porte-objet. Ces cellules étant très transparentes,
il est utile de les colorer pour pouvoir les observer plus facilement :
déposer une goutte de colorant sur l'échantillon et les mélanger.
Recouvrir avec une lamelle.
Une cellule de la muqueuse buccale (x 600)
Divers produits courants peuvent
être utilisés comme colorant : éosine aqueuse ou alcoolique,
alcool iodé ou désinfectant à base d'iode, encre bleue
pour stylo. Selon la concentration du colorant, il sera parfois nécessaire
de le diluer quelque peu. Il est également intéressant de
colorer divers échantillons identiques avec ces différents
produits car ils ne se fixent pas sur les mêmes structures cellulaires.
On peut ainsi comparer les différentes observations.
Cellules de la muqueuse buccale Microscope optique X 100
Interprétation
On distingue un noyau arrondi qui baigne dans
le contenu cellulaire appelé cytoplasme. La frontière entre
la cellule et son milieu est marquée par le contraste lumineux mais
la fine membrane (7 nm), la membrane plasmique,
qui règle les échanges de toutes sortes entre la cellule
et son milieu ne peut être vue à cause de ses dimensions.
Quelques granulations colorées correspondent à des organites
dont notre microscope ne permet pas de distinguer les détails.
Le noyau contient l'information génétique
(codée dans le fameux ADN, acide désoxyribonucléique)
et dirige le fonctionnement de la cellule ainsi que sa multiplication ;
le cytoplasme et les organites qui s'y trouvent assurent les autres fonctions
: respiration (assurant l'approvisionnement
énergétique), synthèses de toutes sortes permettant
l'élaboration et le renouvellement de la matière vivante,
recyclage des substances dégradées etc.
