Écotoxicité d'une lessive sur les daphnies : CE50, réplicats et communication
Dans le cadre de l'enseignement de spécialité sciences du vivant, un groupe teste l'écotoxicité d'une lessive présentée comme « écologique » sur des daphnies. Le protocole prévoit des concentrations de 0, 1, 10 et 100 mg·L⁻¹, dix daphnies par bécher, un seul bécher par concentration, 48 h d'exposition à 22 °C, sans renouvellement du milieu ni mesure du pH ou de l'oxygène dissous. La mortalité observée est de 0 % dans le témoin, 1/10 à 1 mg·L⁻¹, 3/10 à 10 mg·L⁻¹ et 10/10 à 100 mg·L⁻¹. Le groupe conclut : « La lessive est écotoxique dès 1 mg·L⁻¹ ; il faut interdire ce produit. » Il veut publier ce résultat sur le site du lycée avec une photo des daphnies mortes. Le professeur rappelle que la réglementation utilise des indicateurs comme la CE50 et que la communication doit rester proportionnée.
1. Estimer la CE50 à partir des données et discuter l'affirmation « dès 1 mg·L⁻¹ ».
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À 1 mg·L⁻¹, 1 daphnie sur 10 est immobilisée contre 0 sur 10 dans le témoin. Avec n = 10 et un seul bécher, cette différence n'est pas significative (test exact de Fisher, p ≈ 1) : on ne peut pas parler d'effet « dès 1 mg·L⁻¹ ».
La CE50 se situe entre 10 et 100 mg·L⁻¹. Une interpolation log-linéaire entre 30 % à 10 mg·L⁻¹ et 100 % à 100 mg·L⁻¹ donne : log CE50 = log 10 + (50 − 30)/(100 − 30) × (log 100 − log 10) = 1 + 0,286 = 1,286, soit CE50 ≈ 19 mg·L⁻¹. Une interpolation linéaire donnerait environ 36 mg·L⁻¹ : l'écart montre l'incertitude liée au manque de points. La valeur est donc de l'ordre de 20 à 40 mg·L⁻¹, avec un intervalle très large ; elle ne justifie pas « dès 1 ».
2. Proposer trois améliorations majeures du protocole et justifier.
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- Réplicats et randomisation : au moins trois béchers indépendants par concentration, avec 10 daphnies chacun, et attribution au hasard ; cela permet d'estimer la variabilité et d'appliquer un test statistique.
- Concentrations en progression géométrique (par exemple 0, 2, 4, 8, 16, 32, 64 mg·L⁻¹) pour encadrer la CE50, avec renouvellement du milieu à 24 h et mesure du pH, de l'oxygène dissous, de la température et de la conductivité ; cela contrôle la dérive chimique.
- Définir un critère d'effet reproductible (immobilisation à 48 h), réaliser un témoin de formulation sans substance active et calculer la CE50 par régression probit ou logit avec intervalle de confiance. Ajouter les 3R : réduire le nombre d'animaux au minimum statistiquement nécessaire, utiliser des animaux d'élevage et arrêter l'exposition dès l'immobilisation.
3. Rédiger une communication de trois phrases pour le site du lycée, en évitant l'alarmisme.
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« Dans nos conditions de laboratoire, une lessive présentée comme écologique a provoqué une immobilisation des daphnies à des concentrations de l'ordre de quelques dizaines de mg·L⁻¹, avec une CE50 estimée entre 20 et 40 mg·L⁻¹. Ces résultats préliminaires, obtenus sans réplicats, ne permettent pas de conclure à un danger dès 1 mg·L⁻¹ ni de se prononcer sur l'usage domestique. Ils seront vérifiés avec un protocole réplicaté et une analyse statistique avant toute communication définitive. »
Cette formulation distingue le résultat observé, sa limite méthodologique et la décision. Elle évite de transformer une expérience de lycée en expertise réglementaire.