Un Arduino pour induire le développement de racines latérales pendant que vous dormez

Dans mon laboratoire de recherche, nous travaillons sur la formation des racines latérales. Nous utilisons la plante modèle Arabidopsis thaliana. Pour certaines expériences, nous avons besoin d’observer certains moments précis du développement sur un grand nombre de plantes, ou bien de synchroniser le développement des racines latérales sur un grand nombre de plantes. Pour ce faire, nous pouvons tout simplement positionner les plantes la tête en bas. Comme la racine cherche constamment à pointer vers le sol, celle-ci va se recourber vers le ‘bas’ et former un U. Une nouvelle racine latérale se forme toujours dans cette courbure en U. Cette nouvelle racine latérale commence à être visible au microscope quelques heures seulement après la formation de ce U. Elle va se développer à une vitesse connue jusqu’à son émergence complète de la racine primaire (environ 48h plus tard). Malheureusement pour certaines expériences, nous avons besoin de tourner les plantes en pleine nuit. Pour éviter d’avoir à venir au laboratoire à des heures impossibles, nous pouvons utiliser un système Arduino.

Qu’est-ce qu’un Arduino ?

Un Arduino est un microprocesseur programmable qui peut être connecté à d’autres composants électroniques tels qu’un écran LCD ou un moteur pour créer un automate. Le faible coût de ces composants électroniques et du microprocesseur, la documentation abondante et le fait que le logiciel Arduino soit disponible gratuitement en ont fait un système assez populaire parmi les bidouilleurs et les artistes.

Une première version égarée

Mon chef a mis au point un premier système Arduino très simple, permettant de faire tourner une boîte de Pétri. Cette version avait un servo connecté à une minuterie électrique. La minuterie contrôlait le moment auquel l’Arduino recevait du courant, s’allumait et tournait. Malheureusement, lorsque j’ai rejoint le laboratoire pour mon postdoc, ce système avait été égaré, ainsi que le code associé.

Un nouveau système Arduino pour remplacer le précédent

J’ai découvert le système Arduino lors d’un projet Art et Science pendant ma thèse. Je faisais partie d’un groupe de quatre étudiants en thèse, issus de domaines de recherche très différents, d’une designeuse freelance et d’une étudiante en art. Pour ce projet, nous avons utilisé un Arduino pour réaliser un bouton qui contrôlerait et allumerait ou non une LED de manière aléatoire. Ce dispositif avait pour but de surprendre le visiteur de l’exposition, mais aussi de l’intriguer. Je n’ai pas participé moi-même à la programmation de cet Arduino et à la réalisation de ce bouton.
Lorsque l’occasion d’utiliser un système Arduino s’est à nouveau présentée, je me suis portée volontaire pour construire un nouveau système de rotation en remplacement du précédent. Rien ne restait de la première version, pas même une image. J’ai donc dû imaginer une nouvelle version. J’ai choisi de tirer le meilleur parti des différents composants du kit de base Arduino : j’ai remplacé la minuterie électrique par un compte à rebours et un écran LCD. J’ai d’abord conçu le système pour un seul servo. À la toute fin du projet, mon chef et moi avons testé et ajouté un deuxième servo en parallèle.
Pour la programmation, je me suis inspirée de deux des projets du kit de base et de deux autres tutoriels en ligne. Le projet Arduino de la boule de crystal m’a aidé à comprendre le fonctionnement et la programmation de l’écran, tandis que le projet de l’indicateur d’humeur m’a aidé pour programmer la rotation du servo. J’ai ensuite cherché d’autres tutoriels pour ajouter un bouton et une LED, ainsi qu’un compte à rebours. J’ai trouvé l’information que je cherchais sur un tutoriel de base du “Site du Zéro” [https://openclassrooms.com/courses/programmez-vos-premiers-montages-avec-arduino/le-bouton-poussoir], et sur un blog expliquant comment ajouter un départ différé sur une machine à laver [http://colin.pitrat.free.fr/?p=393].
J’ai aussi rendu visite au FabLab sur le campus de l’université de Wageningen pour discuter de la différence entre servo et moteur et des différentes façon d’alimenter l’Arduino, qui serait utilisé dans une armoire de culture.

Comment ça marche ?

L’écran LCD invite l’utilisateur à choisir la durée du compte à rebours. Celle-ci est ajustée en tournant le potentiomètre de droite. Le potentiomètre de gauche contrôle le rétroéclairage de l’écran LCD. Pour démarrer le compte à rebours, l’utilisateur presse le bouton. Le compte à rebours démarre et la LED s’allume. Lorsque le compte à rebours est terminé, le message change sur l’écran LCD et les deux servos tournent de 170 degrés.

Partage du code et description des circuits électroniques

Le partage des connaissances fait partie intégrante de la philosophie Arduino et ce système ne serait pas aussi populaire sans une communauté active partageant codes et astuces. La recherche et la lecture de tutoriels, l’assemblage des composants électroniques et la programmation du code pour contrôler l’Arduino m’a demandé environ dix heures pour une première version complète. C’est peu, mais en tant que débutante, j’aurais adoré avoir un tutoriel tout fait que je peux suivre à la lettre. C’est pourquoi j’ai essayé de documenter autant que possible le circuit à l’aide de photos et en utilisant le logiciel Fritzing. J’ai commenté mon code selon les règles proposées par ce site web: https://sites.google.com/a/cabrillo.edu/cs-11m/howtos/cppdoc et j’ai rendu mon code disponible publiquement sur mon dossier arduino GitHub.

En conclusion, je me suis vraiment amusée à construire ce circuit électronique. Bien plus que dans mes souvenirs de classe de physique. J’ai aussi apprécié la partie programmation et en particulier le fait de pouvoir voir directement l’effet des lignes de code que je venais d’ajouter sur mon système Arduino. Pour ajouter à ces points positifs, le système est désormais utilisé par mes collègues.

Remerciements

J’aimerais remercier le professeur Alexis Maizel pour m’avoir donné l’opportunité de réaliser ce système Arduino et pour avoir partagé son idée originale de système de rotation. J’aimerais aussi remercier l’atelier du COS pour la réalisation d’un pied pour maintenir le système à la verticale. Et j’aimerais remercier StatnMap pour m’avoir aidé à déboguer le système et m’avoir aidé à réaliser ce super tutoriel vidéo.