Colonne de Winogradsky
Définition
La colonne de Winogradsky est une méthode pour cultiver des micro-organismes provenant de l’environnement. Ce dispositif expérimental porte le nom de son inventeur : Winogradsky.
Construction d’une colonne de Winogradsky
Pour construire, une colonne de Winogradsky, il suffit d’un récipient (par exemple une bouteille en plastique ou un cylindre en verre) remplit d’eau et de sédiments. Un film plastique peut être utilisé pour fermer hermétiquement la colonne.
Pour stimuler la croissance microbienne, une source de carbone peut ajoutée dans la colonne. Par exemple du papier journal ou de la cellulose qui fourniront une source de carbone aux micro-organismes.
Une lampe peut être ajoutée au dispositif expérimental pour permettre le développement de micro-organismes, tels que les cyanobactéries, réalisant la photosynthèse.
Évolution d’une colonne de Winogradsky
Une fois cette colonne fermée, une succession de micro-organismes vont se développer à l’intérieur de ce microcosme selon les nutriments, le taux de dioxygène et la lumière disponibles. Cette période peut durer de plusieurs semaines à plusieurs mois. Des micro-habitats vont être formés par des micro-organismes. Ces micro-habitats peuvent être observés notamment par un changement de couleurs des sédiments. Par exemple une zone verte indique la présence de cyanobactéries ou d’algues tandis qu’une couleur noire indique la production de H2S par des bactéries réduisant les sulfates / sulfites. Des bulles de gaz peuvent aussi se former à l’intérieur de la colonne sous l’action des micro-organismes.
Colonne de Winogradsky et enseignement
Intérêt pédagogique
La colonne de Winogradsky est souvent utilisée pour enseigner la microbiologie. Les colonnes sont faciles à construire et produisent des résultats visualisables à l’œil nu. Cette activité permet d’illustrer des thématiques telles que la diversité microbienne, le métabolisme, les cycles biogéochimiques ou les successions écologiques. De plus, la colonne peut être personnalisée lors de sa construction, par exemple par l’ajout de substrats.
Sécurité
La majorité des micro-organismes provenant de l’environnement ne sont pas pathogènes néanmoins de bonnes pratiques de sécurité peuvent être mise en place lors de l’utilisation d’une colonne de Winogradsky pour l’éducation. Par exemple le port d’équipements de protection individuel ou la signalisation du risque microbiologique. Il est conseillée de laisser la colonne à température ambiante pour éviter la croissance de micro-organismes pathogènes.
Références bibliographiques
Dworkin, M. & Gutnick, D. (2012). Sergei Winogradsky: A founder of modern microbiology and the first microbial ecologist. FEMS microbiology reviews, 36(2), 364–379. doi.org/10.1111/j.1574-6976.2011.00299.x (lien)
Moshynets, O., Boretska, M., & Spiers, A. J. (2013). From Winogradsky’s column to contemporary research using bacterial microcosms. In C. C. Harris (Ed.), Microcosms: ecology, biological implications and environmental impact (Microbiology Research Advances). Nova Publishers. (lien)
Parks, S. T. (2015). Microbial life in a Winogradsky column: from lab course to diverse research experience. Journal of microbiology & biology education, 16(1), 82–84. doi.org/10.1128/jmbe.v16i1.847 (lien)