Méthodes de mesure

De nombreuses méthodes ont été développées pour mesurer la concentration et dépôt de particules biotiques. Dans ce chapitre, seules sont retenues les méthodes les plus fréquemment utilisées et, plus particulièrement celles utilisées dans cette thèse et qui ne sont pas détaillées dans les chapitres suivants.

I.2.2.1 Estimation de la production de pollen

La quantité de pollen produite par une panicule est déterminée à l'aide d'un sac transparent en film plastique Osmolux (Pantek, Montesson, France) (Figure I-12). Ces sacs sont imperméables à l'eau de pluie mais permettent la circulation de l'air et de la vapeur d'eau, ce qui limite la condensation et permet d'éviter que les grains de pollen n'éclatent (Foueillassar X., comm. pers.). En revanche, ils n'évitent certainement pas l'effet de serre entraînant un réchauffement des panicules. Ils sont placés pendant 24 h, généralement le matin, sur une panicule entière et fermées à la base de la panicule à l'aide d'un lien.

Figure I-12. Sac en film plastique OSMOLUX transparent et poreux entourant une panicule et fixé à la base à

l'aide d'un lien afin de récolter le pollen produit.

Le pollen ainsi récolté est ensuite rincé à l'aide d'un électrolyte (Coulter Isoton, Beckman, USA) pour un comptage ultérieur au compteur automatique de particules (Coulter Multisizer III, Beckman, USA). Le principe Coulter est une méthode de détection volumétrique (Figure I-13). Les grains de pollen sont mis en suspension dans un bêcher rempli d'Isoton, dans lequel vient plonger un tube en verre, percé à la base d'un orifice parfaitement calibré. Deux électrodes situées de part et d'autre de l'orifice en mesurent la résistance. Un courant aspire le pollen et quand celui-ci passe à travers l'orifice, les électrodes enregistrent une variation de résistance dont l'amplitude est directement proportionnelle au

volume. Ainsi, non seulement le Coulter permet de compter le nombre de grains mais également d'accéder à la taille du grain compté. Cependant, le diamètre des grains mesuré avec le Coulter est celui du grain humecté. En outre, l'agitateur qui assure le mélange des grains de pollen pendant la mesure, a certainement tendance à sélectionner l'aspiration des plus petits grains par ségrégation des plus gros sur les bords du bêcher.

Figure I-13. Le principe Coulter. Les grains de pollen en suspension dans le bêcher rempli d'un électrolyte vont

passer par un orifice et modifier le courant entre les deux électrodes.

I.2.2.2 Mesure de la concentration de pollen dans l'air

Le Burkard (Burkard Manufacturing Co., Rickmansworth, UK) est un capteur volumétrique et automatique, basé sur le principe du piège à spores de Hirst (1952), qui permet de mesurer la concentration en spores ou pollen dans l'air en continu. Placé au milieu d'une parcelle émettrice, il permet alors d'accéder à la dynamique de la libération de pollen. Le Burkard aspire l'air à un débit de 10 litres par minute à travers un orifice de 2 × 14 mm qui est maintenu face au vent grâce à une girouette et protégé de la pluie par un plateau (Figure I- 14). Derrière l'orifice, une bande, graissée avec une solution à base de vaseline et d'hexane (British Aerobiology Federation, 1995), est placée sur un tambour qui tourne à un rythme de 2 mm par heure, permettant de collecter le pollen sur une période de 7 jours en continu. Le début et la fin de la mesure sont marqués à l'aide de spores de lycopode (de 20-30 µm de diamètre) placées devant l'orifice.

girouette protection pluie orifice moteur Surface de piégeage des spores ou pollen Pointeur de référence (début) Pointeur de référence orifice (début)

Figure I-14. (a) Vue d'ensemble du Burkard. (b) Tambour permettant une mesure sur 7 jours. Tiré de British

Aerobiology Federation (1995)

Après exposition, la bande est découpée en sections de 48 mm, correspondant à une journée d'exposition, à l'aide d'une règle graduée (Figure I-15). Chacune des sections est ensuite placée sur une lame de microscope, les grains de pollen sont fixés au Gelvatol (Burkard Manufacturing Co., Rickmansworth, UK) et recouverts d'une lamelle pour un comptage ultérieur au microscope.

Fin marquée par des spores de Lycopodium

pince

Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4 Jour 5 Jour 6 Jour 7

9h00 00h00 9h00

G F

gelvatol bande lamelle

Figure I-15. Préparation de la bande du Burkard pour un comptage au microscope. (a) Décollage de la bande du

tambour. (b) Transfert de la bande sur la règle de découpage en plaçant le début de la bande (marquée par les lycopodes) à gauche sur l'heure de début, G, à l'aide de la graduation (c). Les 7 bandes sont découpées suivant les rainures de la règle (correspond à minuit) et placées à l'aide d'une pince (d) sur une lame de microscope (e). La bande est recouverte de Gelvatol et d'une lamelle pour fixer les grains de pollen. Tiré de British Aerobiology Federation (1995)

Ce type de capteur est particulièrement utilisé dans la surveillance de spores et pollen allergisants. L'efficacité d'impaction dépend des variations de vitesse et direction du vent et de la taille de la particule. Hirst (1952) a montré qu'avec un débit d'échantillonnage de 10 l min-1

et en utilisant le mélange de vaseline et d'hexane pour enduire la bande, l'efficacité d'impaction de spores de Lycopodium dans un tunnel de ventilation était de 62,4 à 93,8% avec des vitesses de vent allant de 1,5 à 9,3 m s-1 (Hirst, 1952). Pour des vitesses de vent supérieures à 2 m s-1, des spores de 50 µm de diamètre sont piégées plus efficacement que des spores de 20 µm. Cependant, cette observation semble s'inverser lorsque l'efficacité est mesurée au champ. Ceci est très principalement dû au lent temps de réponse du capteur au changement de direction de vent, à la petite taille de l'orifice et au faible débit d'échantillonnage (Lacey & Venette, 1995). Ces résultats suggèrent donc que dans le cas du maïs, le capteur sous-estime très certainement la concentration.

Un second type de capteur utilisé est le rotorod. Celui-ci est aisé à fabriquer et se compose d'une tige en laiton en forme de U mise en rotation à l'aide d'un petit moteur (12 V) (Figure I-16). Les particules sont capturées sur les bras verticaux de la tige, sur lesquels a été préalablement disposée une bande enduite de graisse de silicone. Le débit d'échantillonnage

Dt (l min-1) dépend de la vitesse de rotation du rotorod (ω en tours min-1) et des dimensions de

la surface de capture. Si on considère que l'efficacité d'impaction est de 100% (elle est probablement proche de 86% (Aylor, 1982)), le débit pour les deux bras verticaux est alors de:

Dt = 2 ×π dr ht ltω (I-10)

où dr est le diamètre du rotorod, ht la hauteur et lt la largeur de la tige. Si on prend l'exemple

du rotorod utilisé par McCartney et al. (1997), le débit d'échantillonnage varie de 150 et 200 l min-1 pour une vitesse de rotation allant de 3000 à 4000 tours min-1 (da = 7,2 cm; ha = 6 et la

0.16 cm).

Dans le cas de la mesure de concentration du pollen de maïs, le rotorod est une méthode plus avantageuse que celle du Burkard: son débit d'échantillonnage est beaucoup plus élevé et il n'est pas sensible aux variations de direction de vent. Cependant, il doit être utilisé sur des périodes de temps courtes afin d'éviter la saturation des tiges.

Largeur lt Diamètr_{e d} r Hauteur ht Surface de piégeage

Figure I-16. Rotorod en rotation sur son axe et alimenté par un moteur 12V.

I.2.2.3 Mesure du dépôt de pollen

Le dépôt est souvent mesuré à l'aide de lames microscopiques (2,5 × 7,5 cm) déposées sur le sol et recouvertes d'une substance collante (graisse de silicone par exemple) (Durham, 1946b). Malgré leur simplicité, l'interprétation des résultats est difficile en terme de quantité de pollen dans l'air car la capture ne peut être reliée au volume échantillonné et les différents auteurs confondent souvent concentration, dépôt et quantité mesurée. Le dépôt mesuré dépend de la taille et de la forme de la surface d'échantillonnage (May & Clifford, 1967). Les effets de la turbulence peuvent être diminués en exposant les lames de microscopes sur des surfaces horizontales plus grandes que la lame (Durham, 1946b) ou dans le fond d'un grand pot (McCartney et al., 1985).