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Chemostat

Aujourd'hui, nous disposons dans notre laboratoire de quatre prototypes de chemostats de 1 à 2L de contenance. Ces dispositif expérimentaux originaux et en cours de dépôt de brevet (U.K. patent application number 1112269.4) nous permettent de maintenir et d’étudier des holobionte coralliens en enregistrant et en contrôlant très précisément les paramètres physico-chimiques de l’eau de mer. Ainsi le pH, la température, la pression partielle en oxygène ou en dioxyde de carbone, l’alcalinité, la concentration en nutriments,... sont simultanément mesurés et maintenus à des valeurs choisies pour l'expérience. La stabilisation des paramètres dans ces chemostats est contrôlée par ordinateur et aidée par les calculs prédictifs utilisant des modèles mathématiques dynamiques.

Une bonne compréhension des échanges entre les holobiontes coralliens et leur milieu passe donc, ici, par leur modélisation mathématique. Ce modèle, une fois validé par les données issues des chemostats, permet de comprendre comment les interactions entre l’holobionte et son environnement sont modulées dans les conditions spécifiées de l'expérience.

Ces chemostats nous permettent d’étudier l’impact des changements physico-chimiques du milieu sur l’holobionte corallien. En effet, plusieurs mesures sont enregistrées en temps réel, nous permettant de calculer la variation de la photosynthèse, de la respiration, de la squelettogénèse et de l’assimilation de nutriments au cours du temps, avec une résolution temporelle de l'ordre de la minute.

Nous cherchons également à augmenter la durée pendant laquelle l'holobionte sera capable de grandir dans un aussi petit volume d'eau (actuellement, entre 4 et 10 jours, selon le type d'expérience), afin de mesurer d'autres changements probables, tels que la modification des populations de micro-organismes associés, du nombre ou de la distribution en taille des zooxanthelles, des changements dans la composition des tissus du scléractiniaire ou de son squelette calcaire. Nous pourrons également recueillir plus de matériel produit par l'holobionte, tels que mucus, métabolites relargués dans l'eau, ou substances défensives ou de communication chimique, par exemple (car le faible volume du dispositif permet de les concentrer).

QUELQUES PHOTOS

Voici quelques images des premiers prototypes de chemostats (des versions plus "classiques" que notre outil actuel breveté) qui ont été utilisés au laboratoire par le passé.


Un chemostat rudimentaire de conception relativement classique (fin 2009). Les blocs jaunes (en haut) sont les pompes péristaltiques qui apportent les solutions servant à stabiliser la composition de l'eau dans le chemostat.



Quelques éléments constitutifs du premier chemostat utilisé dans notre laboratoire: un pH-oxymètre (en bas), un analyseur de dioxyde de carbone (en haut à droite), un logiciel d'enregistrement des mesures en temps réel (au centre). A gauche de la photo, on voit comment la bouture de corail est suspendue à l'intérieur du chemostat.



Du chemin a été parcouru depuis les premiers essais où nous nous sommes contentés de mesurer pendant combien de temps une bouture peut croître dans un faible volume d'eau (dans un becher). Le dispositif était simpliste : un bain marie, une puce magnétique pour l'agitation de l'eau, et un éclairage artificiel, c'est tout!

 

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Les mésocosmes artificiels du service (cliquez sur la photo)...