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Les algues sont des organismes photosynthétiques qui vivent dans une variété d’environnements. Les algues vivant dans le sol peuvent être cultivées en laboratoire et leur concentration peut être dénombrée à l’aide de calculs simples.
Les algues sont un groupe très hétérogène d’organismes qui ont un trait commun, à savoir la possession de pigments photosynthétiques, généralement la chlorophylle. La grande majorité des algues sont microscopiques, cependant, la définition exacte du groupe est controversée et inclut également les algues, qui sont généralement macroscopiques.
Dans l’environnement, les algues peuvent causer des problèmes dans les eaux de surface telles que les lacs ou les réservoirs, formant des proliférations d’algues qui épuisent les nutriments de l’eau, bloquant la lumière passant au-delà de la surface de l’eau et libérant des toxines. La capacité de dénombrer les algues dans des échantillons permet aux scientifiques d’évaluer la santé d’un écosystème et le risque potentiel de prolifération d’algues.
Les populations d’algues dans les sols se situent souvent autour de dix mille cellules par gramme. Ces nombres sont généralement inférieurs aux concentrations correspondantes de bactéries, de champignons ou d’actinomycètes, car les algues ont besoin de la lumière du soleil pour la photosynthèse, qui ne peut pas pénétrer loin sous la surface du sol.
Cette vidéo illustre comment cultiver des algues à partir du sol en laboratoire et comment dénombrer la concentration d’algues dans l’échantillon de sol de départ.
Les algues ont des effets bénéfiques sur les écosystèmes. Les algues bleu-vert, ou cyanobactéries, ont la capacité de fixer l’azote gazeux de l’atmosphère, ce qui les rend utiles pour augmenter l’azote du sol dans les environnements semi-arides et également comme outil potentiel pour la production de biocarburants.
D’autres algues sont eucaryotes et vont des organismes unicellulaires aux organismes multicellulaires complexes, comme les algues. Il s’agit notamment des algues vertes, des euglénoïdes, des dinoflagellés et des diatomées, des algues brunes et des algues rouges.
Les algues sont phototrophes, obtenant de l’énergie de la photosynthèse et du carbone pour la biomasse à partir du dioxyde de carbone. En conséquence, ils peuvent être cultivés dans des milieux entièrement constitués de nutriments inorganiques, sans substrat de carbone organique ajouté. Ce manque de substrat organique empêche la croissance des bactéries hétérotrophes, qui dépendent du carbone organique externe pour leur croissance.
Pour le dénombrement des algues, des échantillons de sol sont dilués en série dix fois à 10-6 g de sol par mL et cultivés dans un milieu de croissance. Plusieurs répétitions sont faites pour chaque dilution. Ils sont ensuite incubés dans un endroit bien éclairé jusqu’à 4 semaines pour permettre la croissance des algues.
La présence d’algues dans toute dilution est déterminée par un signe positif de croissance dans le milieu, qui apparaîtra généralement sous la forme d’une boue verte. Enfin, des tableaux de NPP élaborés empiriquement et conçus pour la croissance des algues sont consultés, ce qui permet à l’utilisateur de déterminer la concentration initiale d’algues en fonction de la croissance dans les répétitions de dilution. La méthode NPP repose sur la dilution en série des échantillons de sorte que les algues sont diluées jusqu’à l’extinction, ce qui signifie qu’à une certaine dilution, aucune croissance d’algues ne s’ensuit.
Maintenant que nous sommes familiarisés avec les concepts qui sous-tendent la culture et le dénombrement des algues à partir d’échantillons, voyons comment cela se fait en laboratoire.
Pour commencer l’expérience, pesez d’abord 10 grammes de sol humide qui a été recueilli humide dans le champ, ou qui a été réhydraté et est resté humide pendant 2 à 3 jours. Le sol devrait, mais pas saturé.
Ensuite, préparez une série de dilutions dix fois plus importantes en ajoutant d’abord 10 grammes de sol à 95 ml de solution de Bristol modifiée, ou MBS. Étiquetez ceci comme suspension A.
Après avoir secoué vigoureusement, continuez la série de dilution en ajoutant 1 mL de suspension A à 9 mL de MBS dans un tube à essai. Continuez cette série de dilutions dix fois plus tard pour obtenir des dilutions allant jusqu’à 10-6 g par ml.
Ensuite, inoculez 5 tubes répliqués, chacun contenant 9 mL de MBS avec 1 mL de chacune des dilutions 10-1 à 10-5. Il en résulte 5 tubes répétés pour chaque dilution de 10-2 à 10-6. Fermez les tubes sans serrer.
Enfin, incubez les tubes pendant 4 semaines complètes dans un endroit exposé au soleil. Observez les tubes pour la croissance des algues une fois tous les 7 jours. Les tubes présentant une croissance d’algues apparaîtront verts.
L’analyse du nombre le plus probable, ou NPP, est une méthode mathématique couramment utilisée pour dénombrer les micro-organismes cultivés à partir de la dilution d’un substrat initial concentré. En tenant compte des facteurs de dilution des solutions et du nombre de tubes qui montrent des signes positifs de croissance à chaque dilution, le nombre le plus probable d’organismes par gramme d’échantillon de sol d’origine peut être calculé à l’aide d’une table NPP et d’une formule simple.
Pour calculer la NPP, la dilution la plus élevée avec le plus grand nombre de tubes répliqués positifs se voit attribuer l’étiquette p1, dans ce cas, les répétitions du tube C. En revanche, certains des tubes de D & E sont négatifs sans aucun signe de croissance d’algues.
Le nombre de tubes dans les deux dilutions supérieures suivantes qui montrent une croissance positive est étiqueté par p2 et p3. Ici, p2 = D et p3 = E.
La valeur de p1 peut être trouvée en regardant la première colonne de la table MPN. La même chose devrait être faite avec la colonne p2. Enfin, la valeur de p3, en haut, est utilisée pour couper les deux définis par p1 et p2, afin de donner une valeur du nombre le plus probable d’organismes par ml.
Ensuite, pour calculer la concentration d’organismes par gramme dans l’échantillon de sol d’origine, cette valeur est divisée par la concentration de sol dans la dilution à laquelle p2 a été attribué. L’équation suivante est utilisée pour définir le nombre réel d’organismes par gramme de sol.
Le dénombrement des algues et l’analyse des NMP ont un large éventail d’applications, dont certaines sont explorées ici.
Cette méthode d’élevage de dénombrement des algues peut être utilisée dans divers contextes. Il peut être appliqué aux rivières ou aux lacs pour déterminer les niveaux d’algues et évaluer les risques de prolifération d’algues nuisibles. Il peut également être utilisé pour évaluer la propreté et la sécurité des eaux plus directement utilisées par les humains, notamment les piscines, les fontaines à eau ou d’autres sources d’eau potable. Idéalement, dans les échantillons d’eau potable et les piscines, il n’y a pas d’algues.
L’analyse NPP pour le dénombrement peut également être appliquée à d’autres microorganismes non algues. Par exemple, la qualité de l’eau peut être évaluée à l’aide d’organismes indicateurs tels que les coliformes ou E. coli. Ici, les échantillons peuvent être cultivés avec des milieux contenant des produits chimiques qui sont modifiés pour produire de la couleur ou de la fluorescence en présence des organismes indicateurs. En effectuant plusieurs petites répétitions de cette expérience dans des cellules individuelles, avec des échantillons dilués à une concentration connue, le rapport de cellules positives peut être référencé à une table NPP pour l’organisme indicateur spécifique, et la concentration de départ dans les échantillons déterminée.
Les algues peuvent également être cultivées à des fins commerciales. Par exemple, certains types de biofertilisants utilisent des algues bleu-vert, qui peuvent agir comme des symbiotes avec les plantes, aidant à leur fixation et à l’absorption de l’azote, ce qui est particulièrement utile pour favoriser la croissance des cultures dans les zones où le sol est pauvre. De même, les algues peuvent être cultivées pour les biocarburants ou comme source d’aliments riches en nutriments pour le bétail.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la culture et au dénombrement des algues. Vous devriez maintenant comprendre comment diluer des échantillons de sol pour la croissance d’algues, comment cultiver des algues en laboratoire et comment dénombrer la concentration d’algues de vos échantillons de départ. Merci d’avoir regardé !
