Discrimination des espèces de phytoplancton par microscopie électronique avec le ZEISS Crossbeam 550

Le phytoplancton regroupe des organismes microscopiques, au rôle fondamental dans le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, notamment au sein des chaînes alimentaires et des cycles des nutriments. En raison de leur sensibilité aux conditions environnementales, ils constituent des indicateurs pertinents pour le suivi écologique des milieux lacustres.

Le programme Lacoscope s'inscrit dans ce contexte de suivi des écosystèmes lacustres. Il propose l’imagerie du plancton des lacs alpins en couplant la participation citoyenne à l’utilisation d’une innovation frugale, le planktoscope, qui permet l'imagerie quantitative à haut débit d'échantillons de plancton dans les domaines de la biologie aquatique et de l'écologie. 

L’étude de cette biodiversité repose en grande partie sur l’analyse morphologique des organismes. Certaines espèces présentent des caractéristiques très proches, rendant leur distinction délicate avec des techniques d’observation classiques. L’accès à des informations plus détaillées sur la structure de surface devient alors nécessaire pour affiner les analyses.

La microscopie électronique à balayage (SEM) permet d’observer ces structures à très haute résolution. Elle révèle des détails fins, notamment chez les espèces présentant des enveloppes siliceuses complexes, fournissant ainsi des critères discriminants essentiels. Elle est ici utilisée en complément dans les phrases de validation taxonomique. L’utilisation combinée d’approches d’imagerie à grande échelle et d’observations à haute résolution permet ainsi d’améliorer la qualité et la précision des études sur la biodiversité du phytoplancton.

Les échantillons analysés dans cette étude correspondent à du phytoplancton prélevé dans des lacs alpins dans le cadre du programme Lacoscope. Afin de permettre leur observation en microscopie électronique à balayage, les échantillons ont été préparés selon un protocole adapté aux organismes biologiques.

Dans un premier temps, les échantillons ont été nettoyés à l’eau déminéralisée afin d’éliminer les impuretés et les résidus présents dans le milieu d’origine. Ils ont ensuite été séchés dans une solution d’éthanol à 90 %, étape essentielle pour assurer une bonne conservation des structures morphologiques. Lorsque la concentration en organismes était trop élevée, une dilution dans l’éthanol à 90 % a été réalisée afin d’obtenir une densité d’échantillon adaptée à l’imagerie.

Les échantillons ont ensuite été déposés sur des lamelles de verre (20 × 20 × 0,17 mm) destinées à l’observation microscopique. Une étape de métallisation par évaporation sous vide (PVD) a été réalisée afin d’améliorer la conductivité des échantillons et de limiter les effets de charge lors de l’imagerie électronique. Un dépôt de 7 nm de titane a été appliqué avec un angle de tilt de 45°.

Avant l’acquisition en microscopie électronique, les échantillons ont été repérés et cartographiés sous microscope optique, à des grossissements compris entre ×10 et ×100, afin d’identifier les espèces d’intérêt à analyser.

Les observations ont ensuite été réalisées à l’aide d’un microscope électronique à balayage ZEISS Crossbeam 550 , piloté par le logiciel SMARTSEM. Les conditions d’acquisition comprenaient une tension d’accélération de 2 kV, un courant sonde de 78 pA, un grossissement de 7,9 kX et une distance de travail de 5,1 mm. Les images ont été enregistrées avec une résolution de 2048 × 1536 pixels.

Une attention particulière a été portée aux étapes de séchage et de mise sous vide, certains organismes planctoniques observés étant constitués majoritairement de silice, ce qui nécessite des conditions de préparation adaptées afin de préserver l’intégrité des structures.