3.1 Introduction
L’échantillonnage est une étape critique de l’analyse. Elle consiste à prélever des échantillons homogènes et représentatifs de leurs milieux. Cette étape est cruciale, puisque l’analyse ne peut jamais être plus précise ou exacte que l’échantillon prélevé.[47] Dans le cadre de ce projet, une méthode de prélèvement de masses constantes de chair d’omble chevalier qui est reproductible, peu onéreuse et simple à effectuer doit être développée.
Les échantillons de chair animale sont généralement lyophilisés avant d’être mis en solution. La lyophilisation consiste à éliminer la totalité de l’eau présente dans l’échantillon pour obtenir une poudre. Cette technique nécessite plusieurs heures (> 24 h) et doit être effectuée sur des échantillons congelés à -20 °C qui seront ensuite pesés et mis en solution.[47], [95] En plus de faciliter la conservation et la manipulation des échantillons, cette technique permet d’augmenter leurs homogénéités, mais requiert des installations importantes, du personnel qualifié et du temps.
L’objectif de ce projet est de déterminer des ordres de grandeur de concentration sur le terrain, rendant la lyophilisation peu pertinente. Les échantillons seront donc mis en solution sous forme hydratée. Différentes méthodes peuvent être utilisées pour prélever un échantillon de chair fraîche. L’utilisation d’un couteau et d’une balance analytique est la technique la plus évidente. Toutefois, il est difficile de couper un morceau de chair de masse reproductible au premier essai. C'est pourquoi l’utilisation de poinçons a été envisagée pour prélever les échantillons. Ces outils, traditionnellement utilisés en médecine pour effectuer des biopsies, permettent de prélever des volumes de chair constants. Des poinçons commerciaux (poinçons à biopsie) et un poinçon fabriqué par le département de génie mécanique de l’Université Laval (poinçon à vis) ont été comparés.
3.2 Méthodologie 3.2.1 Poinçons à biopsie
Le poinçon à biopsie a l’apparence d’un gros stylo au bout duquel se trouve une lame cylindrique qui permet de prélever des échantillons de taille similaire. La taille de l’échantillon dépend du diamètre et de la profondeur de la lame du poinçon utilisé. Pour prélever un échantillon, il faut simplement enfoncer la lame dans la chair puis sortir le morceau coupé (Figure 18).
Figure 18 : Utilisation du poinçon à biopsie[96]
Des poinçons de différents diamètres de marque Electron Microscopy Sciences (EMS) ont été testés pour obtenir un échantillon d’une masse environnant les 100 mg. Ces poinçons permettent d’obtenir des échantillons de forme cylindrique. Sachant que plus la surface de l’échantillon en contact avec le solvant servant à la mise en solution est grande, plus la dissolution devrait être rapide, nous avons tenté de fabriquer un nouveau type de poinçon qui permettrait à la fois l’extraction d’un morceau de chair, mais également son broyage durant le processus.
3.2.2 Poinçons à vis
L’échantillon peut ensuite être récupéré en le poussant hors de l’embout à l’aide du poussoir (Figure 19 c).
Figure 19 : Poinçon à vis (a) sans et (b) avec embout et (c) poussoir.
Le poinçon a été imprimé en plastique Clear V4 à l’aide d’une imprimante 3D (For mLab, For M 1+). Comme il a été spécialement conçu pour le projet, il prélève théoriquement 100 mg de chair. La chair prélevée avec ce poinçon est en forme de spirale.
Les deux modèles de poinçon seront comparés pour obtenir la méthode d’échantillonnage la plus efficace.
3.2.3 Comparaison des poinçons
La capacité des différents poinçons à prélever une masse de chair de poisson a été évaluée et comparée en pesant les échantillons à l’aide d’une balance analytique (Satorius, CPA 224S). Des poinçons commerciaux EMS de 6 à 8 mm de diamètre et le poinçon à vis ont été comparés dans différentes situations. Le premier test consiste à utiliser le poinçon pour prélever plusieurs échantillons d’un même filet de poisson permettant d’établir la réplicabilité du prélèvement. Pour chacun des poinçons, 20 morceaux et plus ont été prélevés dans un filet d’omble chevalier frais. Le deuxième test consiste à faire prélever des échantillons par différentes personnes (trois dans la présente étude). De cette façon, la reproductibilité peut être établie puisque chaque personne a prélevé 10 morceaux dans un filet d’omble chevalier frais pour chacun des poinçons. Le troisième test consiste à comparer l’impact de la nature de la chair échantillonnée, soit fraîche ou congelée. Dans
ce test, 10 échantillons ont été prélevés dans des filets d’omble chevalier frais ou congelés. Cette caractéristique est étudiée puisqu’une fois dans les communautés, il est possible que des échantillons doivent être prélevés dans de la chair congelée. Le dernier test évalue l’impact de l’échantillonnage lorsque des prélèvements sont faits sur différentes espèces de poissons. Trois espèces de poissons ont été utilisées, une truite arc-en-ciel entière avec les arêtes mais sans les écailles, un filet d’omble chevalier et un filet de saumon.
Pour comparer les poinçons, différents tests statistiques ont été utilisés (Annexe A). Pour chacun des tests effectués, la moyenne (µ), l’écart-type (σ) et le coefficient de variance (CV) ont été déterminés.
3.3 Résultats
Les poinçons à biopsie EMS sont disponible avec différentes tailles de lames. Puisque la masse de chair prélevée dépend du diamètre de la lame utilisée, trois poinçons de tailles différentes ont été testés (Tableau 9) afin d’obtenir la masse visée de 100 mg. Les données sont comparées à l’aide du test de Student (Annexe A, Équation 13).[97]
Tableau 9 :
Masse de chair d'omble chevalier prélevée avec les différents poinçons
Poinçon Masse moyenne ± σ N t tcrit (α=0.05) (g) EMS 6 mm 0,08 ± 0,01 60 15,492 2,000 EMS 7 mm 0,10 ± 0,01 60 0,232 2,000 EMS 8 mm 0,13 ± 0,01 20 14,758 2,093
Le poinçon EMS de 7 mm de diamètre permet d’obtenir une masse moyenne de chair de poisson qui n’est pas significativement différente de la masse souhaitée de 100 mg. Les
Pour évaluer la reproductibilité de l’échantillonnage avec ces poinçons (EMS de 7 mm et le poinçon à vis), 3 personnes différentes ont prélevé 10 échantillons chacun dans un même filet d’omble chevalier frais dans les mêmes conditions (Tableau 10).
La moyenne des masses obtenues avec les poinçons n’est pas de 100 mg pour tous les échantillonneurs. En effet, l’utilisation du test de Student (Annexe A, Équation 13) permet de montrer qu’avec le poinçon à biopsie, l’expérimentateur 1 a obtenu une masse qui est statistiquement supérieure à la masse visée. Alors qu’avec le poinçon à vis, les expérimentateurs 1 et 3 ont obtenu des masses statistiquement inférieures à la masse souhaitée.
Tableau 10 :
Masse (g) des échantillons d’omble chevalier prélevés par différentes personnes avec les différents poinçons
Poinçon EMS 7 mm Poinçon à vis
Échantillon Personne 1 Personne 2 Personne 3 Personne 1 Personne 2 Personne 3
1 0,1285 0,0852 0,1197 0,0734 0,0793 0,0903 2 0,1252 0,1482 0,0822 0,0811 0,0876 0,0827 3 0,0980 0,1186 0,0946 0,1224 0,1250 0,0903 4 0,1269 0,0944 0,0585 0,0435 0,0984 0,0674 5 0,1084 0,1291 0,0962 0,0609 0,1182 0,0749 6 0,1193 0,0935 0,1133 0,0871 0,0825 0,0788 7 0,1210 0,0707 0,0592 0,0920 0,0877 0,0616 8 0,1438 0,0854 0,1071 0,0877 0,0749 0,0603 9 0,1007 0,0635 0,0961 0,0688 0,1138 0,0934 10 0,1222 0,0932 0,0811 0,0791 0,0933 0,0893 Moyenne 0,12 0,10 0,09 0,08 0,10 0,08 Écart-type 0,01 0,03 0,02 0,02 0,02 0,01 t 4,45 0,22 1,40 3,10 0,72 5,38 tcrit (α=0.05) 2,63 2,63 2,63 2,63 2,63 2,63 Moyenne 0,10 0,08 Écart-type 0,02 0,02 CV (%) 20 22 Fmax 3,65 2,83 Fmax0 (α=0.05) 5,34 5,34
Ensuite, la variation entre les expérimentateurs est comparée à l’aide du test de Hartley (Annexe A, Équation 15).[98] En comparant les écarts-types des trois expérimentateurs pour le poinçon EMS 7 mm, la valeur de Fmax de 3,65 est obtenue. Avec un niveau de
signification (α) de 95 %, la valeur de Fmax0 retrouvée dans les tables est de 5,34. Puisque
Fmax est inférieur à Fmax0, il n’y a pas de différence statistiquement significative entre les
écarts-types des différentes masses d’échantillons prélevés. Le même test statistique a été réalisé pour comparer les expérimentateurs avec le poinçon à vis. Tout comme pour le poinçon EMS 7 mm, il n’y a pas de différence statistiquement significative entre les écarts- types des masses prélevées par les différents expérimentateurs avec le poinçon à vis. Bien que les écart-types des mesures soient semblables, tous les expérimentateurs ne sont pas en mesure de prélever 100 mg de chair avec les poinçons. La méthode n’est donc pas reproductible.
Par la suite, l’impact du type de chair, fraîche ou congelée, sur la masse d’échantillons obtenue a été évalué. Pour ce faire, un échantillonneur a prélevé 10 échantillons dans un filet d’omble chevalier frais puis il a fait de même dans un filet congelé. Tel que précédemment, les séries ont été comparées avec la masse souhaitée et leurs écarts-types ont été comparés (Tableau 11).
Tableau 11 :
Masse (g) des échantillons frais ou surgelés prélevés avec les différents poinçons
Poinçon EMS 7 mm Poinçon à vis
Échantillon Frais Congelé Frais Congelé
1 0,1285 0,0620 0,0793 0,0517 2 0,1252 0,1051 0,0876 0,1015 3 0,0980 0,0345 0,1250 0,1011 4 0,1269 0,1143 0,0984 0,094 5 0,1084 0,1217 0,1182 0,0950 6 0,1193 0,1154 0,0825 0,0909 7 0,1210 0,0970 0,0877 0,1008 8 0,1438 0,1109 0,0749 0,1279 9 0,1007 0,0717 0,1138 0,1183 10 0,1222 0,0860 0,0933 0,1132 Moyenne 0,12 0,09 0,10 0,10 Écart-type 0,01 0,03 0,02 0,02 CV (%) 12 31 18 21 t 4,54 0,91 0,72 0,09 tcrit (α=0.05) 2,63 2,63 2,63 2,63 Fmax 4,18 1,39 Fmax0 (α=0.05) 4,03 4,03
Lorsqu’on regarde le coefficient de variance (CV) entre les échantillons prélevés, on remarque que la variation est moins grande entre les échantillons prélevés avec le poinçon à vis qu’avec le poinçon à biopsie. En plus, contrairement au poinçon à biopsie, le poinçon à vis permet de prélever des échantillons de la masse souhaitée de 100 mg. Pour le poinçon à vis, le test de Hartley démontre qu’il n’y a pas de différence significative entre les écarts- types des masses prélevées dans la chair fraîche ou la chair congelée. Cependant, le poinçon EMS ne permet pas de tirer les mêmes conclusions, puisque le Fmax du test de Hartley est
supérieur à la valeur de Fmax0. Toutefois, il y a une plus grande variation entre les
poisson que l’omble chevalier. Ce point a été vérifié en prélevant des morceaux de différentes espèces de poisson avec le poinçon EMS 7 mm. Puisque l’objectif est de déterminer s’il y a une différence significative entre les espèces de poisson, seul le poinçon EMS de 7mm a été évalué.
Tableau 12 :
Masses (g) des échantillons prélevés dans différentes espèces de poissons avec le poinçon EMS de 7 mm
Échantillon Saumon Truite Omble
chevalier 1 0,1626 0,1241 0,1482 2 0,0992 0,1294 0,1186 3 0,1466 0,1296 0,0944 4 0,1476 0,1200 0,1291 5 0,1102 0,1203 0,0935 6 0,1355 0,1229 0,0707 7 0,1181 0,1261 0,0854 8 0,1250 0,1401 0,0635 9 0,1466 0,1255 0,0932 10 0,1203 0,1138 0,0852 Moyenne 0,13 0,13 0,10 Écart-type 0,02 0,01 0,03 CV (%) 15 6 27 t 4,969 11,293 0,219 tcrit (α=0.05) 2,626 2,626 2,626 Fmax 13,91 Fmax0 (α=0.05) 5,34
La masse des échantillons prélevés avec le poinçon à biopsie 7 mm est influencée par l’espèce de poisson. Seule la moyenne des masses prélevées dans l’omble chevalier est de 100 mg. De plus, les masses prélevées dans différentes espèces de poissons entraînent des variations entre les écarts-types obtenus. Ce qui implique que l’espèce de poisson a un impact sur les masses prélevées et leurs écart-types.
3.4 Conclusion
En conclusion, le poinçon commercial EMS qui a une lame cylindrique de 7 mm de diamètre et le poinçon à vis fabriqué par le département de génie mécanique de l’Université Laval permettent de prélever des échantillons de chair de poisson d’environ 100 mg. Cependant, la masse obtenue peut varier selon qui échantillonne, peu importe le poinçon. Le type de chair ou de l’espèce de poisson peuvent aussi entraîner une variation dans la masse lorsque les échantillons sont prélevés avec le poinçon EMS de 7 mm. Si l’incertitude ajouter au système par la masse prélevée par le poinçon influence significativement la masse obtenue, une balance analytique devra donc être ajoutée au système. Les poinçons seront néanmoins utilisés comme méthode de prélèvement des échantillons puisqu’ils sont simples d’utilisation et permettent de prélever une quantité d’échantillons avoisinants les 100 mg souhaités.