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Le Plancton / ORGANISMES

Le plancton regroupe les organismes pélagiques qui se laissent porter par le courant. On y trouve des animaux et vegetaux unicellulaires (algues et protozoaires), des embryons, larves, juvéniles et adultes, ainsi que des formes de vie coloniales. Ces organismes, présentent une multiplicité de formes et d’adaptations à la vie en pleine eau. Pour se maintenir en équilibre dans l’eau et limiter la chute verticale, ils développent des systèmes passifs de flottaison (petite taille, forme aplatie, squelette creux des radiolaires, extensions épineuses ou foliacées des diatomées ou des crustacés copépodes). Il existe aussi des mécanismes cellulaires qui confèrent aux organismes une densité proche de celle de l’eau de mer (accumulation de gouttelettes de graisse dans les cellules et les tissus, sécrétion de bulles de gaz...). C’est ainsi que le corps des salpes (tuniciers) ou des méduses (cnidaire) peut contenir entre 85 et 98 % d’eau et que les mollusques planctoniques ont une coquille réduite, absente ou transformée en une coque cartilagineuse.



Unicellulaires Acanthaire	cnidaires Méduse	cténaires Béroé	annélides Ver	mollusques Coquillage


		crustacés Copépode	chaetognathes Spadèle	tuniciers Salpes	Larves Larve d'oursin

Photos J. Febvre, D. Luquet, C. Carré, C. Sardet

Pour se maintenir en suspension et se déplacer, la plupart des organismes du plancton utilisent des systèmes de motilité et de locomotion, tels contractions du corps (cf: Zoothamnium pelagicum, méduses), battements répétitifs d’extensions de la surface corporelle (cils des tintinnides, flagelles des dinoflagellés, appendices locomoteurs des copépodes...), mouvements d’appendices spécialisés tels que les nageoires des mollusques pélagiques. Il existe aussi des organes de déplacement et maintien dans la couche d'eau (palettes ciliaires des cténaires, ombrelle des méduses...)
Pour se nourrir et assurer leur croissance, les planctontes dépendent étroitement de leur environnement. Les sels minéraux et les petites molécules organiques en solution dans l’eau de mer sont absorbées directement. Les particules inertes provenant des déjections des organismes vivants et des individus morts qui composent la « neige planctonique », constituent une base de nourriture non négligeable. Avant d’être ingérées, les proies vivantes sont capturées et immobilisées grâce à des systèmes souvent très sophistiqués tels que les extensions cytoplasmiques des protozoaires, les filaments pêcheurs garnis de cellules à venin des cnidaires (cnidocystes) ou les pattes mâchoires des crustacés.
Les copépodes sont les représentants les plus nombreux de ce monde de la miniature . A eux seuls, ils forment plus de 80% des individus du plancton. Pour rechercher leur nourriture, ils sont capables de mouvements verticaux journaliers de grande amplitude appelés migrations nycthémérales. Certaines espèces parcourent ainsi 500 m dans la colonne d'eau, alternativement vers la surface et vers les profondeurs.

Références bibliographiques :
Tregouboff, G. et Rose, M. 1957. Manuel de planctonologie Méditerranéene. CNRS. I (texte), 587p. - II (illustrations) 207 pl.

Ruppert E.E., Fox R.S., Barnes R.B. 2004. Invertebrate Zoology, A Functional Evolutionary Approach, 7th ed. Brooks Cole Thomson, Belmont, CA. 963 p.

Liens :

Site du Marine Biological Laboratory (MBL) de Woods Hole
www.mbl.edu
Waikiki Aquarium : Marine life profiles, Invertebrates
http://waquarium.mic.hawaii.edu/MLP/invert.html
Site du Friday Harbor Laboratory (FHL)
http://depts.washington.edu/fhl/zoo432/plankton/plintroduction/plintroduction.htm#collection
Site de la Station Biologique de Roscoff (en anglais)
www.sb-roscoff.fr/Phyto/index.php?option=com_frontpage&Itemid=1

METHODES D’OBSERVATION

Pour comprendre comment vivent les individus d’une espèce, il faut analyser de quelle manière ils se nourrissent, se reproduisent, se déplacent...
Des caméras vidéo tenues par des plongeurs ou embarquées à bord d'engins sous-marins, permettent d’identifier, de dénombrer et observer les animaux planctoniques, in situ. Les techniques d'élevage au laboratoire tendent à reproduire les conditions du milieu dans le but d'étudier le développement de communautés planctoniques. Des loupes et microscopes couplés à des caméras, révèlent les organes de ces animaux, la structure fine de leurs cellules et organes et leurs fonctionnements. Enfin les techniques moléculaires, biochimiques et physiologiques permettent d'identifier les organismes constituant une population et leurs paramètres métaboliques.


Observation in situ	Cultures chémostats, Zooscan	Microscopes optiques	Microscopes électroniques	Techniques moléculaires


Bouée
	Des bouées de surface permettent de suivre l’évolution des caractères physico-chimiques en un site sur de longues périodes. Les informations sont transmises par satellites ou vers des navires océanographiques. Leur mise en oeuvre est essentielle pour l'étude de l'évolution des climats et des populations océaniques. De tels engins sont mis au point à l’Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-mer.
Profileur vidéo-marin
		PVM : Profileur Vidéo Marin développé à l'Observatoire Océanologique par Gaby Gorsky et son équipe Il s'agit d'un instrument d'observation qui enregistre tout ce que l'oeil d'une caméra peut voir à quelques mètres dans le faisceau d'un projecteur. Le dépouillement des séquences permet de préciser la diversité et le comportement naturel d'espèces bien connues au laboratoire, mais aussi d'en découvrir d'autres jamais collectées dans les filets. www.obs-vlfr.fr/~pvm/
Cultures/Chemostats
		Un chémostat est un appareil qui permet d'étudier les relations existant entre espèces planctoniques. Différentes espèces sont transférées au laboratoire et maintenues dans des conditions physico-chimiques étroitement contrôlées dans le chemostat. On reproduit ainsi un écosystème expérimental simplifié qui représente un « modèle » simple d’une communauté planctonique. Le comptage et l'identification des individus, l’analyse automatique des facteurs physiques (densité optique, température...) et chimiques (salinité, oxygène dissous, teneur en sels minéraux, nature des chlorophylles et autres pigments...) constituent des données expérimentales indispensables pour comprendre l’évolution des écosystèmes planctoniques marins. L’analyse de ces données permet de mettre au point des modèles mathématiques dont l’application fournit une approche prédictive de l’évolution in situ du plancton dans des conditions définies et permet la modélisation d'un écosystème.

Microscopes stéréoscopiques (Loupes binoculaires)
Prélèvement à la loupe		Les microscopes stéréoscopiques ou loupes permettent d’observer à faibles grossissements (50 à 500 fois) avec une profondeur de champ importante. Des organismes de quelques millimètres d’épaisseur peuvent ainsi être observés et manipulés avec netteté et leurs structures, leurs déplacements et comportements peuvent être suivis sans modifier la mise au point. Par ailleurs, la surface d’objets opaques peut être examinée en lumière épiscopique, c ’est à dire en l’éclairant par dessus. Depuis quelques années, cet éclairage épiscopique permet l'observation de la fluorescence naturelle ou induite des organismes.	Groupe d'oxnerella sp. x140
Microscopes droits et microscopes inversés
microscope droit microscope inversé		Les microscopes droits et inversés permettent de grossir de 100 à 2000 fois et de distinguer 2 points distants de quelques micromètres (millième de millimètre). Pour observer un échantillon dans les meilleures conditions, il faut le placer entre une « lame porte objet » et une fine « lamelle couvre objet ». L’échantillon ou objet biologique doit être mince et transparent ou débité en fines tranches (coupes) afin d’analyser sa structure. Dans ce dernier cas, il faut le fixer préalablement, c’est à dire figer ses structures internes et sa composition physico-chimique, puis l’inclure dans un milieu plastique susceptible de durcir (paraffine, résines...), enfin, le découper en fines tranches à l’aide d’un microtome. L’observation est faite le plus souvent en lumière transmise (par transparence). Dans ce cas, les couleurs sont réelles. Des filtres polaroïdes (biréfringeants) permettent d’observer en lumière polarisée et de localiser dans les cellules des inclusions minérales ou l'arrangement pseudocristallin de macromolécules organiques. On peut aussi intercaler des filtres, des diaphragmes et prismes sur le trajet de la lumière et observer en contraste de phase, contraste de phase interférentiel ou épiscopie permettant de visualiser plus nettement ou sélectivement les structures des organismes, de leurs organes et des cellules. Dans un microscope inversé la préparation est éclairée par dessus et les objectifs se situent sous l'objet. La distance entre l'échantillon et la source lumineuse permet de placer dans le champ des objets, tels que des boites de culture de un à deux centimètres de haut contenant des organismes qui permettent ainsi de les manipuler plus facilement (perfusion, empalement par micropipette et enregistrement etc..).	Oxnerella sp. x350 Oxnerella sp. Grain central x1620 Idem avec filtre vert
Microscope droit ( fluorescence)
		Le microscope de fluorescence (épifluorescence) permet de choisir la longueur d’onde d'illumination dans le spectre visible ou UV et d'exciter ainsi des molécules (dites fluorescentes) qui restituent de la lumière dans une autre longueur d'onde. Cette technique permet d'observer des organismes, organelles ou macromolécules naturellement fluorescent (par exemple les chloroplastes), ou des molécules fluorescentes introduites ou induites par manipulations génétiques (colorants ou Green Fluorescent Proteins). Les techniques d' immunofluorescence permettent notamment de révéler dans une cellule, la présence d’une macro molécule (antigène) qui a réagi de façon spécifique avec un anticorps (techniques d'immunolocalisation).	Raphidiophrys sp.
Microscope confocal
		Le microscope confocal permet d'effectuer des coupes optique de quelques micromètres à travers un échantillon fluorescent (un organisme, tissus, embryon ou cellule) à l'aide d'un fin faisceau laser. L’image est recomposée par ordinateur sur un écran. Cet appareil peut être comparé à un scanner médical, et permet de faire de la tomographie non pas sur des animaux entiers mais sur des cellules et des organismes microscopiques dont les molécules sont fluorescentes. Des microscopes confocaux "multiphotons" permettent d'explorer des échantillons épais sans dommage pour les tissus.

		Le microscope électronique à transmission permet des grossissements compris entre 5 000 et 1 000 000 de fois supérieurs à ceux des microscopes photoniques et à balayage. En raison de leur principe de fonctionnement (bombardement d'électrons dans un vide poussé), ces appareils ne permettent pas d'observer d'échantillons vivants. Dans le microscope électronique, l’image résulte d'un faisceau d’électrons frappant l’objet et le traversant plus ou moins profondément en fonction de la densité des structures cellulaires. L’image noire et blanc obtenue est formée sur le capteur d’une caméra électronique ou sur une plaque photographique. Le microscope électronique à balayage permet de visualiser la surface d'objets deshydratés et recouverts d’une fine couche métallique déposée sous vide.	Oxnerella sp. Grain central x8000 Squelette d'acanthaire x240
		Le microtome est un instrument qui permet de confectionner des coupes minces ou ultraminces d'un échantillon. L'ulta-microtome permet de débiter en tranches extrêmement minces (0.5 à 1 micromètre) l'échantillon biologique, ce qui permet la pénétration par le faisceau électronique. Pour débiter des tranches si fines il faut d'abord fixer la cellule, l'embryon ou l'organisme par une molécule réactive (aldéhyde), puis deshydrater et inclure l'échantillon dans un petit récipient (gélule) contenant une résine fluide qui durcira par polymérisation. Le petit bloc contenant l'échantillon sera alors débité sur un couteau de diamant à l’aide d’un ultra-microtome. Les coupes fines seront recueillies sur des grilles métalliques (3 mm de diamètre, 100-700 trous) et introduites dans le microscope pour observation. Il est aussi possible de congeler rapidement les échantillons et de débiter des tranches dans un microtome à congélation puis de les observer congelées dans un microscope équipé d'un porte-grille spécial.

		Les techniques moléculaires sont utilisées pour analyser les macromolécules et leurs expressions dans les organismes, organes et cellules. Les techniques de protéomique sont destinées à cataloguer les protéines. Les techniques de génomique permettent d'identifier les espèces et leur évolution grâce à l'analyse de leur acide désoxyribonucléique (ADN) qui contient, sous forme d'une infinité de combinaisons de quatre bases élémentaires, le code génétique spécifique des espèces et individus. En étudiant la structure et l'organisation des gènes et en comparant le génome de différentes populations, il est possible d'identifier la présence d'une espèce dans un mélange d'espèces, de distinguer des populations provenant de biotopes différents, de retracer l’histoire des migrations etc...

Le Plancton / COLLECTE


Collecteurs passifs	Filets, chaluts, bouteilles	Plongeurs

A Villefranche-sur-mer, la collecte du plancton est réalisée avec des collecteurs passifs déposés temporairement sur le fond et relevés périodiquement afin d'être examinés au laboratoire ; des filets, chaluts et bouteilles qui sélectionnent en pleine eau des particules de taille définie par la maille du filet; des plongeurs qui collectent des animaux macroscopiques dans les essaims planctoniques. Collectes passives
Collecteurs à lames	Les collecteurs à lames: cette technique consiste à placer en mer des plaques de verre ou de plastique, à les y laisser jusqu'a ce qu'elles soient colonisées par les organismes. Il est ainsi possible de sélectionner un organisme pour en étudier la biologie. Dans le cadre d'une étude écologique, cette technique permet d'identifier les espèces dont le cycle biologique comprend des phases benthiques (attachées) et des phases planctoniques (libre), de dénombrer les individus des différentes espèces, afin de suivre la succession des populations au cours du temps, et d'évaluer l’évolution de l'écosystème.
Piège à particules^{Piège à particules} ^{Photo L. Guidi}	Les pièges à particules sont de grands entonnoirs filtrants déposés sur le fond. Ils permettent de collecter l'ensemble des particules provenant de la colonne d'eau. Ces collecteurs de particules sont utilisés par les géologues pour étudier la sédimentation minérale, et par les écologistes pour étudier la composition du plancton en organismes et définir le rapport entre particules organiques inertes (micelles, fécès) et particules minérales. Ils apportent des renseignements utiles sur le taux de sédimentation et le renouvellement des populations planctoniques au fil des jours et des saisons.

Filets, chaluts, bouteilles

Filet triple Photo L. Guidi ^{Filet multi-nappes} ^{Photo V. Andersen}	Un filet à plancton est fait d'un cône de tissu de nylon dont les dimensions et la maille sont définies en fonction du type de plancton à récolter. L'extrémité de ce cône est équipé d'un collecteur qui recueille les particules et les organismes vivants. L'ouverture du filet varie de quelques décimètres à environ deux mètres, tandis que la longueur est comprise entre un et dix mètres. Après la pêche, la collecte doit être délicatement transférée dans un bocal et rapidement acheminée au laboratoire. Le filet peut être associé ou non à des capteurs physico-chimiques (enregistrant la pression, vitesse, température...). Tracté par un bateau, le filet permet de collecter les organismes dans une couche d'eau selon un trait horizontal. Largué en un point et remonté verticalement, il fournit des données sur la répartition verticale des espèces dans la colonne d'eau. Les filets multinappes, composés de filets de mailles de 0,2 à 0,5 mm, associés à une monture automatisée, permettent de collecter de des organismes à différentes profondeur. Différentes étapes de la collecte(280Ko) Photos A. Deluc Jacques Delarue collecte le plancton a bord de la Sagitta. Tiré du film "La recherche au quotidien" de J. Malaterre et C. Sardet.


Bouteilles de prélèvement Photo V. Andersen	Ces bouteilles sont de gros cylindres largement ouverts aux deux extrémités. Inventées pour l'hydrographie, elles permettent de prélever un volume d’eau défini à une profondeur précise afin d'analyser les paramètres physico-chimiques de l’eau et de collecter des échantillons planctoniques intacts. Leur positionnement à la profondeur souhaitée et leur fermeture sont commandés automatiquement. Malgré leur faible capacité, ces bouteilles offrent l'avantage d'évaluer la diversité spécifique et la densité en organismes en un point.
Plongeurs
vidéo (800 Ko) images D. Luquet	La plus simple des interventions est la collecte en scaphandre autonome qui permet de prélever les organismes planctoniques les plus délicats sans les léser. La collecte du macroplancton est aussi réalisée à bord d'un petit bateau avec une épuisette.