Etude des signatures chimiques des otolithes

La composition en éléments traces des otolithes est mesurée grâce à un spectromètre de masse à torche plasma couplé à une ablation laser (Laser Ablation & Inductived Cou-pled Plasma Mass Spectrometry) ou LA-ICP-MS pour des échantillons solides. Il s'agit d'un Cetac LSX-213 213 nm Nd :YAG laser, ultra-pure He purge gaz ; Perkin Elmer DRC II ICP-MS. Les mesures réalisées sur les otolithes, dans cette étude, ont été faites au sein du laboratoire Geomed avec l'équipe Environmental, Coastal & Ocean Sciences (EEOS)

IV.2. Matériel et méthodes 90 à l'université du Massachusetts de Boston dans le cadre d'une collaboration avec R. Han-nigan et E. Wilcox-Freeburg.

Principe des mesures au LA-ICP-MS : les échantillons solides sont brûlés en surface par le faisceau laser qui dégage des éléments sous forme d'aérosols, lesquels sont alors véhiculés

par un courant d'Argon (Ar) (Figure IV.4). Ces aérosols d'échantillon pénètrent ensuite

dans une torche à plasma d'Argon et sont vaporisés, dissociés, atomisés et ionisés sous l'eet de la température très élevée (5000 à 10000°K). Les ions sont ensuite transférés de la torche vers le spectromètre de masse quadripolaire. Le principe du spectromètre est basé sur la séparation des éléments en fonction de leur charge et de leur masse. Les ions ayant le rapport masse/charge désiré sont ensuite transmis au détecteur. Le signal se traduit en nombre de coups (nombre d'impulsions) par seconde. Une interface informatique assure le transfert des données an qu'elles soient traitées. Les résultats, en coups par secondes, sont ensuite convertis en concentrations grâce à plusieurs standards : un standard interne, dont la concentration dans l'échantillon est connue et sert à corriger la dérive de l'appareil (en général le calcium interne de l'otolithe, présent de manière xe à environ 40 %), et une série de standards externes (MACS-1, MACS-3, Nist 610, Nist 612) permet d'obtenir des courbes de calibration pour les éléments mesurés. En plus des standards internes et externes, des blancs sont analysés à l'ICP-MS an de mesurer le bruit de fond de l'appareil et donc le seuil de détectabilité des éléments dans les échantillons.

IV.2. Matériel et méthodes 91

Figure IV.4 Schéma du principe de fonctionnement d'un LA-ICP-MS.

Les analyses LA-ICP-MS nécessitent une préparation particulière des otolithes, qui consiste en diérentes étapes. Tout d'abord les otolithes entiers sont inclus dans de la

résine CrystalBond®. Puis les coupes transversales des otolithes comprenant la partie

centrale (ou noyau) sont réalisées à la scie à eau, à lame diamantée et directement sur

l'otolithe inclus dans la résine CrystalBond®. Les préparations, montées sur lame, sont

poncées à la main avec des disques de diérents grains (400µm et 600µm) et une vé-rication de l'épaisseur des coupes est eectuée au microscope. Cette préparation des

IV.2. Matériel et méthodes 92 échantillons est nécessaire pour d'obtenir des coupes d'otolithes assez nes (environ 300 µm) et lisibles pour les analyses ICP-MS.

Les coupes d'otolithes, montées sur lame de verre, sont ensuite introduites une par une dans la chambre de mesure de l'ICP-MS an de quantier les concentrations de 23 élé-ments chimiques au sein des otolithes. L'utilisation de 2 standards externes (U.S. Geolo-gical Survey MACS-1 & MACS-3), analysés tous les 10 échantillons, permet de vérier les mesures faites par l'instrument (détection d'une possible dérive). Le signal obtenu pour chaque échantillon (coups par seconde) est traité et intégré grâce au logiciel Geopro 07 (Cetac Technologies, Inc.) an d'obtenir des concentrations en parties par million (ppm). Ces concentrations sont généralement utilisées dans le calcul de ratios élément chimique

par rapport au calcium interne (ici 46Ca) présent dans les otolithes, ce qui permet de

standardiser toutes les concentrations des éléments chimiques par rapport à un même élé-ment ubiquiste. Les ratios [éléélé-ment]/[Ca] peuvent être, lors des analyses statistiques,

utilisés directement sous cette forme (sans unité, avec des valeurs entre 10⁻7 et 10⁻5) ou

rapportés en concentration molaire par rapport au calcium, donnant ainsi une unité en

µmol élément / mole deCa . Sur l'ensemble des éléments chimiques mesurés, seuls 7 ont

donné des concentrations chimiques exploitables (Mg,Mn,Co,Cu,Zn, SretBa) lors des

analyses.

Pour les poissons issus de pisciculture : 3 ablations laser de 100µm de diamètre chacune, avec une fréquence de 10 Hertz et un niveau d'énergie de 70%, ont été réalisées au niveau du noyau de chaque otolithe an de caractériser la composition chimique des signatures

natales de tous les individus. Les ratios Mg/Ca, Mn/Ca, Co/Ca, Cu/Ca, Zn/Ca, Sr/Ca

et Ba/Ca ainsi obtenus, ont été utilisés dans des analyses statistiques, tels que ANOVA à 1 facteur, analyse discriminante, ACP, création de fonction quadratique discriminante (FQD), an de diérencier les 2 stocks de poissons provenant des 2 piscicultures.

Pour les poissons du Lot : la composition chimique des otolithes a été mesurée le long d'un transect partant du noyau (signature natale) jusqu'au bord de l'otolithe (signature du milieu de capture) avec une vitesse de laser pour le scan de 10µm/s, 1 fréquence de 10 Hertz, un spot de 50µm de diamètre et un niveau d'énergie de 75%. Les prols obtenus permettent de faire des hypothèses sur les schémas de migration/introduction des pois-sons capturés dans le milieu sauvage et de voir des potentiels changements de milieu. Les

IV.3. Résultats 93 concentrations mesurées sur les transects sont traitées et utilisées dans diverses analyses (ANOVA à 1 facteur, graphiques prols) pour essayer de reconstituer l'histoire de vie du poisson de son lieu de naissance à son lieu de capture. La comparaison et la classication des données natales des poissons sauvages par rapport aux données des poissons de pisci-culture sont réalisées grâce à la FQD crée précédemment.

Les distributions des données obtenues ne sont pas normales (test de Shapiro-Wilk pour

les distributions des ratios Mg/Ca,Mn/Ca,Co/Ca,Sr/CaetBa/Ca, P < 0,05). Les

don-nées ont été transformées et les distributions normalisées par l'utilisation du log normal. Toutes les analyses statistiques suivantes sont faites à partir des valeurs log normées des

rapports molaires élément/Ca . Exception faite, pour une question de lisibilité, sur

les boites à moustaches présentées. Ce sont les ratios molaires (concentrations) qui sont présentés et non les ratios log normés, an que les comparaisons entre les sites soient plus aisées.

IV.3 Résultats