Argilite à l'état zéro

Echantillons d'argile à Opalinus

Les échantillons d'argile à Opalinus sont issus du forage BPC-C1 de 15 m de long réalisé en

notre présence dans la niche PP du laboratoire souterrain du Mont Terri (Figure 15) en février 2004,

dans le cadre de l'expérience MA (Microbial Activity) de la phase XI du projet suisse. Il s'agissait d'un

forage ascendant dirigé vers le nord-ouest selon un angle de 30° par rapport à la verticale. De

multiples précautions ont été prises à cette occasion afin de limiter au maximum la contamination

des échantillons par des microorganismes extérieurs. La procédure d'échantillonnage

spécifiquement élaborée pour les analyses microbiologiques et adaptée aux contraintes de terrain

est décrite en détails dans un article soumis [Stroes-Gascoyne et al., 2006].

Figure 15. Localisation de la niche PP du laboratoire souterrain du Mont Terri, dans laquelle a été

réalisé le forage BPC-C1.

Les pièces constitutives du matériel de forage ont été décontaminées à l'eau de Javel puis

conditionnées hermétiquement jusqu'au moment du forage. Les neufs premiers mètres du forage

ont été carottés sous air comprimé, puis les six mètres suivants ont été forés sous azote pour éviter

la survenue de contaminations microbiologiques apportées par l'air, et empêcher l'introduction

d'oxygène potentiellement toxique pour les microorganismes anaérobies stricts. Les carottes ont été

extraites par passes de 1,5 m par des expérimentateurs équipés de gants stériles et de masques. De

9 à 15 m, les techniques dites de double ou triple enveloppe ont permis la récupération

d'échantillons de 84 et 76 mm de diamètre respectivement, entourés d'une enveloppe de plastique

ou d'acier préalablement décontaminée. Nous avons fractionné les carottes sur place, dans la niche

BF voisine de la niche PP (Figure 15), en sections de 25 cm de long avec des outils nettoyés à

l’alcool juste avant utilisation. Puis nous avons transféré ces échantillons en sachets de plastique

stérile fermés sous vide d'azote par soudure thermique. Les échantillons ont ensuite été

conditionnés dans une seconde enveloppe en aluminium, également scellés sous vide d'azote. Ils ont

été transportés à température ambiante jusqu’au laboratoire en conteneurs en inox stériles afin

d’éviter tout endommagement des emballages (Figure 16). Puis nous avons placé ces échantillons en

enceinte anaérobie pour conservation de longue durée sous azote, à température ambiante (16 à

18°C).

Six sections d’argile nous ont été confiées (Tableau 2). Parmi les quatre sections issues de la

partie du forage réalisée sous azote, trois sections d'argile à Opalinus de 25 cm de long et

d'homogénéité variable ont été analysées au cours de ce travail. Les sections BPC-C1/20 (11,00 à

11,25 m de la galerie) et BPC-C1/34 (14,80 à 15,08 m) constituaient des échantillons réguliers non

fragmentés, tandis que la section BPC-C1/31 (14,05 to 14,20 m) constituait le seul échantillon

d’aspect irrégulier, partiellement détruit à l'issue du forage, peut-être en raison de la préexistence

d'un réseau de fractures dans la zone dont il provient.

Echantillon

Côte par rapport à la paroi (m) _Longueur

(cm)

Gaz utilisé

pour le forage

Date de

Prélèvement

de à

BPC-C1/14 8,28 8,63 35 air 19/02/2004

BPC-C1/15 8,63 8,98 35 air 19/02/2004

BPC-C1/20 11,00 11,25 25 azote 24/02/2004

BPC-C1/21 11,25 11,50 25 azote 24/02/2004

BPC-C1/31 14,05 14,20 15 azote 24/02/2004

BPC-C1/34 14,80 15,08 28 azote 24/02/2004

Tableau 2. Echantillons d'argile à Opalinus du Mont Terri rapportés au CNAB pour analyses

microbiologiques. Les sections de carotte considérées au cours de ces travaux apparaissent sur fond

gris.

A

A BB CC

D

D EE

F

F GG HH

Figure 16. Procédure d'échantillonnage de la carotte d'argile à Opalinus non perturbée extraite du

forage BPC-C1 dans le cadre de l’expérience MA. (A), niche BF dans laquelle a été effectué

l'échantillonnage. (B), carotte prélevée sous azote dans son enveloppe en acier juste après forage.

(C), section de carotte extraite de son enveloppe de polypropylène. (D), transfert d’une section de

carotte de 25 cm en sachet stérile. (E), soudure du sachet sous vide d'azote. (F),

surconditionnement sous vide d'azote. (G), coque en acier vidée de son échantillon d'argile. (H),

conditionnement final en conteneur d’acier, lui-même placé en sac plastique scellé sous vide

d'azote.

Echantillons d'argilite du Callovo-Oxfordien

Dans un premier temps, six échantillons d'argilite du Callovo-Oxfordien issus des forages

EST312 et EST212 étaient à notre disposition pour une première série d'essais de mise en culture

d'enrichissement et d'extraction directe d'ADN. Le forage EST312 a été réalisé à partir de la surface,

au niveau de la plate-forme de forage F1 située à environ 15 km au nord-est du site de

Meuse/Haute-Marne, avant que les puits d'accès au laboratoire souterrain n'aient atteint le

Callovo-Oxfordien (Figure 17). Le forage EST212 a été réalisé depuis la surface du site accueillant le

laboratoire souterrain (Figure 18).

Figure 17. Plan de situation de la plate-forme de forage F1 par rapport au laboratoire souterrain

de Meuse/Haute-Marne.

Les échantillons EST10041, EST10178 et EST10220 (Tableau 3) issus du forage EST312 étaient

initialement dédiés à l’étude de la chimie de l’eau interstitielle du Callovo-Oxfordien. Ils ont été

manipulés sous azote. Les fragments non utilisés ont été stockés sous azote en sachets hermétiques

à 4°C. Au cours des procédures de forage et d’échantillonnage, aucune précaution n’a été mise en

œuvre vis-à-vis du risque de contamination.

Les échantillons EST12158 et EST12481 (Tableau 3) issus du forage EST212 ont été reçus en

2004 sous enveloppe de plastique aluminisé et sous vide. Ces échantillons ont été maintenus dans

leur emballage d’origine, d’abord à 4°C, puis en enceinte anaérobie à température ambiante (16 à

20°C) pour conservation de longue durée sous azote. Aucune mesure d'asepsie particulière n'a été

évoquée concernant les modalités du forage dont sont issus ces échantillons.

Echantillon

Côte par rapport à la

paroi / surface (m) Longueur

(cm) ^Forage

Gaz utilisé

pour le

forage

Date de

Prélèvement

de à

EST10041 412,26 412,46 20 EST312 air 26/04/2003

EST10178 437,32 437,52 20 EST312 air 29/04/2003

EST10220 446,57 446,77 20 EST312 air 30/04/2003

EST12158 463,97 464,12 15 EST212 air 22/11/2003

EST12481 520,37 520,52 15 EST212 air 26/11/2003

PAC2001-1 9,11 9,33 22 PAC2001 azote 24/01/2005

PAC2001-2 11,28 11,56 28 PAC2001 azote 24/01/2005

PAC2001-3 13,75 14,12 37 PAC2001 azote 24/01/2005

PAC2002-1 9,00 9,30 30 PAC2002 azote 21/01/2005

PAC2002-2 11,53 11,82 29 PAC2002 azote 21/01/2005

PAC2002-3 14,17 14,42 25 PAC2002 azote 21/01/2005

Tableau 3. Echantillons d'argilite du Callovo-Oxfordien de Meuse/Haute-Marne. Les

sections de carotte considérées au cours de ces travaux apparaissent sur fond gris.

Les échantillons PAC2001-1, PAC2001-2, PAC2001-3, PAC2002-1, PAC2002-2, et PAC2002-3

(Tableau 3) sont issus des forages verticaux PAC 2001 et PAC 2002 réalisés en janvier 2005 dans la

niche expérimentale du laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne, située à 445 m de

profondeur (Figure 18). Les modalités de ce forage étaient cette fois rigoureusement identiques à

celles du forage BPC-C1 réalisé un an plus tôt dans le laboratoire du Mont Terri, décrites ci-dessus

[Vinsot et Mettler, 2005]. La même procédure de partage des échantillons a été mise oeuvre en

surface du site, ceci impliquant une durée plus longue de contact avec l'air ambiant (20 à 40 min)

entre forage et conditionnement en raison du temps requis pour le transfert des échantillons. Pour

remédier au risque de contamination microbiologique massive de leur surface, les carottes ont été

nettoyées à l'alcool après forage et placées dans des sachets stériles. Le conditionnement en

surface a ensuite été effectué sous azote en boîte à gants disponible sur le site, avec des gants et

des outils stérilisés.

Figure 18. Localisation et orientation des forages EST212, PAC2001 et PAC2002 de

Meuse/Haute-Marne. Le forage EST212 a été réalisé depuis la surface du site, tandis que les forages PAC2001 et

PAC2002 ont été réalisés dans la niche expérimentale située à –445 m dans le laboratoire

souterrain [Vinsot et Mettler, 2005].

Sous-échantillonnage au laboratoire

Les échantillons d'argile à Opalinus et d'argilite du COx ont été exclusivement conservés et

manipulés en enceinte anaérobie (Bactron 3.1 Anaerobic Chamber, Sheldon, USA) alimentée en

azote ultra-pur (O₂ < 2 ppm, Alphagaz 1, Air Liquide, France), à température ambiante (16 à 18°C).

Des filtres microbiologiques de 0,2 µm de diamètre de porosité ont été placés sur le circuit de gaz

en entrée et en sortie d'enceinte.

Le sous-échantillonnage des sections de carotte pour analyses ultérieures a également été

réalisé en enceinte anaérobie à l'aide de gants et d'outils stérilisés à l’autoclave. Avant utilisation,

cette boîte à gants a été soigneusement décontaminée par application de Bactinyl (Inter Médical

FOCSE, France). La surface des sections d'argile a été éliminée à l'aide d'un rabot, puis la surface

nouvellement dégagée a été nettoyée à l'éthanol 96%, et enfin des tranches internes ont été

extraites. La périphérie de chaque tranche a été supprimée sur environ 1 cm d'épaisseur, et des

fragments d'argile issus du cœur des carottes ont été pulvérisés à l'aide d'un pilon et d'un mortier

(Figure 19).

AA BB CC

D

D EE FF

G

G HH II

Figure 19. Procédure de sous-échantillonnage des sections d'argile non perturbée au laboratoire.

(A), toute la procédure est réalisée en enceinte anaérobie avec du matériel préalablement

stérilisé. (B), carotte d’argile avant découpe sur plateau stérile. (C), élimination de la surface de

la carotte à l’aide d’une râpe. (D), nettoyage à l’éthanol de la surface dégagée. (E), découpe de

tranches internes. (F), élimination de la périphérie et récupération du cœur des carottes. (G),

broyage d’argilite pour analyse consécutive. (H), inoculation de milieu de culture pour

enrichissement microbien. (I), les fragments destinés à une conservation de longue durée sont

conditionnés en sachets stériles scellés par soudure thermique sous azote.

Dans le document Caractérisation microbiologique de l'argile à Opalinus du Mont Terri et de l'argilite du Callovo-Oxfordien de Meuse/Haute-Marne (Page 63-69)