Plancton Arts
LA RICHESSE ET LA BEAUTÉ GRAPHIQUE DU PLANCTON
Entre arts et sciences
Le plancton à toujours fait parti de la vie des hommes, mais ce n’est qu’à partir des années 1700-1800 avec l’invention et le perfectionnement des premières loupes et microscopes que ce monde minuscule à pu être exploré et décrit.
Darwin sur son navire le Beagle en collectait sans lui donner encore le nom de plancton qui sera introduit plus tard par Victor Hensen pour désigner tous les êtres vivants qui dérivent avec les courants. Les premières expéditions océanographiques comme celle du HMS Challenger entre 1872 et 1876 vont perfectionner les techniques de collectes et permettre de meilleurs descriptions. En 1862, Ernst Haeckel publie par exemple cette série de dessins à Berlin dans Die Radiolarien, un atlas qui reste une référence pour les scientifiques et une fabuleuse source d’inspiration pour les artistes.
De nouvelles approches technologiques sont progressivement apparues affinant toujours plus notre capacité d’observation. De nos jours, l’imagerie des organismes à l’aide de microscopes à très haute résolution permet de détailler chaque partie d’une cellule depuis sont squelette interne ou externe jusqu’au coeur de son noyau.
Ci-contre des images réalisées en microscope optique, microscopie électronique et microscopie avec fluorescence.
Certaines de ces technologies de pointe sont encore onéreuses, complexes à mettre en oeuvre et inaccessibles pour le grand public. Cependant, les techniques de microscopie les plus simples ont elles aussi fortement progressé permettant à chacun de disposer pour quelques euros d’un outil d’observation performant. C’est le cas par exemple avec le projet Flodscope à 50 centimes €. Le projet Plankton Art a pour objectif d’allier ces 2 approches. La haute technologie pour une modélisation et une vue détaillées du plancton et des technologies plus simple pour stimuler l’intérêt et l’imagination de tous par l’expérimentation et l’observation de ces microorganismes.
LE PLANCTON EN 3D
L’imagerie à très haute résolution permet de naviguer au coeur des cellules
La microscopie en fluorescence (aussi appelée épifluorescence) est une technique d’imagerie qui utilise un microscope optique, mais qui tire profit du phénomène de fluorescence et de phosphorescence. Au lieu de faire une simple observation classique par réflexion ou absorption de la lumière visible naturelle ou artificielle, on va cette fois observer la lumière émise par l’objet observé.
En fluorescence on distingue deux types d’objets : ceux qui émettent de la lumière fluorescente par eux-mêmes, on parle de « fluorescence primaire » ou autofluorescence c’est le cas de la chlorophylle, des lipides (l’huile) et ceux qui doivent être combinés à une substance fluorescente (appelées fluorochromes) pour émettre de la fluorescence on parle alors de « fluorescence secondaire ».
L’association de cette méthode d’imagerie au principe de focus stacking qui consiste à réaliser l’acquisition d’images sur différents plans focaux permet d’observer de manière parfaitement nette l’ensemble d’une cellule depuis sa surface jusqu’à son centre. L’assemblage des images ainsi obtenues permet ensuite de modéliser en 3 dimensions l’objet observé. Les vidéos ci-contre ont été réalisées en suivant ce principe.
Ci-contre la reconstitution 3D d’une diatomée de type Asterionella par prise de vue en stacking avec fluorescence.
Le gris = la surface de la cellule | Le vert = les membranes | Le rouge = les chloroplastes avec la chlorophylle | Le bleu = les noyaux avec l’ADN
Ci-contre la reconstitution 3D d’une diatomée de type Corethron par prise de vue en stacking avec fluorescence.
Le gris = la surface cellulaire | Le vert = les chloroplastes avec la chlorophylle | Le rouge = le noyau avec l’ADN
Ces images d’une qualité exceptionnelle permettent également de réaliser des impressions en 3D des organismes. Le projet Plankton Art développe en partenariat avec des écoles d’ingénieurs et des écoles de design plusieurs projets à vocation artistique.
LE PLANCTON UN ARCHITECTE DU VIVANT
Étonnant et inspirant
Le plancton bioluminescents est bien connu des surfeurs en Californie qui n’hésitent plus à enfiler leur combinaison et à partir à l’assaut des vagues en pleine nuit. Ce phénomène annuel se déroule à San Diego. Il est dans ce cas dû à un organisme planctonique appelé Lingulodinium polyedrum qui rend l’eau rougeâtre pendant la journée. La nuit, agité par les vagues, il produit et émet de la lumière suite à une réaction chimique au cours de laquelle de l’énergie chimique est convertie en énergie lumineuse de couleur bleue.
Ce phénoméne bioluminescent peut étre rapproché du principe du glowstick ou lightstick, un tube de plastique fermé de manière étanche à ses extrémités contenant deux substances chimiques différentes, séparées par une ampoule de verre facilement cassable. Lorsque cette ampoule est cassée par torsion du tube en plastique, les deux produits se mélangent et produisent de la lumière grâce à une réaction de chimioluminescence. Pour la petite histoire l’ampoule de verre contient de l’eau oxygénée tandis que le reste du tube contient du luminol associé à un colorant qui défini la couleur de la lumiére émise. Le mélange des deux provoque l’émission de dioxyde de carbone (CO2) et d’énergie ce qui excite le colorant, qui retrouve son état fondamental en émettant un photon (la particule qui constitue la lumière).
Ces phénomènes spectaculaires ont inspirés des designers qui ont imaginé remplacer les substances chimique contenues dans les glowsticks par celles nécessaires à la réaction chimique produisant de la lumiére chez le phytoplancton bioluminescents. En effet, l’agitation de l’eau et donc des algues entraine la production de lumière. Si pour les glowsticks le processus est sans doute complexe, ils ont imaginé l’appliquer à des fontaines bioluminescentes où l’agitation de l’eau et donc du phytoplancton produirait une douce lumière bleue.
Si ce projet de fontaine n’a pour le moment pas vu le jour, en Californie (et oui encore ! ) une jeune entreprise a mis sur le marché en 2014 un Dino Pet, un petit dinosaure bioluminescent pour rassurer les enfants la nuit lorsqu’ils dorment. Ce petit dinosaure contient une culture de dinoflagellés Pyrocystis fusiformis naturellement bioluminescents. Pour mieux le découvrir, je vous invite à visiter leur site internet : http://biopop.com/. Une start-up française développe elle des solutions de signalétique lumineuse sur le même principe (http://www.glowee.fr).
Le projet Plankton Art en montrant et en expliquant le rôle et les processus biologiques du plancton espère soutenir ces initiatives et aiguiser toujours d’avantage la créativité et l’imagination du public.
