Stage de 3ème de B. Doyen, A. Soubieux et L. Senhadji

Les fossiles moléculaires dans un sol sous forêt et un sol sous prairie

Stage de 3ème de B. Doyen, A. Soubieux et L. Senhadji
Institut des Sciences de la Terre d’Orléans
Les 1 et 2 février 2016

Introduction

Nous sommes des stagiaires de 3ème à l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans. Nous essayons de reproduire le travail des chercheurs géologues. Durant les deux jours passés à l’ISTO, nous avons voulu savoir si les sols de prairie et les sols de forêt contenaient des molécules (biomarqueurs moléculaires) différentes, en fonction de la végétation qui s’y développe.

Matériels et méthodes

Prélèvement
Pour commencer nos recherches, nous avons prélevé, sur le campus du CNRS d’Orléans la Source, deux types de terre : de la terre dans une prairie et de la terre sous un arbre (un chêne).
Préparation des échantillons
Ensuite nous avons enlevé les gros cailloux, les racines et les feuilles qui pourraient fausser les résultats. Nous avons gardé la terre fine.

Extraction des biomarqueurs moléculaires
On a extrait les biomarqueurs des sols dans des tubes à essais en ajoutant du solvant organique (un mélange de dichlorométhane et d’isopropanol). Les tubes sont placés dans une cuve à ultrasons pour mieux mélanger le sol et le solvant. Ensuite ils sont placés dans une centrifugeuse pour séparer le sol du jus de sol. Nous avons récupéré ce jus de sol avec une pipette Pasteur pour le placer dans un flacon de 4 mL.

Purification des biomarqueurs moléculaires
Nous avons séché le jus de sol (enlevé l’eau) en le faisant passer sur du sulfate de magnésium dans une pipette Pasteur. Ensuite nous avons purifié le jus de sol en le faisant passer sur de la silice greffée de groupements aminopropyle. Ces groupements retiennent les molécules acides et polaires et laissent passer les molécules neutres qui sont éluées avec le mélange de dichlorométhane et d’isopropanol. Nous avons séché la fraction neutre du jus de sol sous azote pour réduire le volume de solvant.
Pour finir, nous avons mis les jus de sol dans deux autres flacons encore plus petits (500 microlitres), grâce à une seringue que nous avons préalablement nettoyée avec du toluène.

Identification et quantification des biomarqueurs moléculaires
Les flacons ont été disposés dans un pasteur automatique (AS 3000). 2 microlitres ont ensuite été injectées dans le chromatographe en phase gazeuse (GC Trace Ultra) qui permet de séparer les biomarqueurs. Ce chromatographe débouche sur un spectromètre de masse (TSQ Quantum XLS) qui fragmente et ionise les molécules, ce qui permet de les identifier et de les quantifier.

Résultats et discussion

Couleur des sols
La première différence qui nous a marquée était la différence de couleur et d’odeur entre les deux sols :
– La terre prélevée dans la prairie a une couleur plus claire et une odeur moins forte.
– La terre prélevée sous un arbre est plus foncée et l’odeur plus forte.

Couleur des jus de sols
Après le séchage des jus de sol, les deux extraits n’ont pas la même couleur; le jus de forêt est orange alors que le jus de prairie est jaune.

Composition en biomarqueurs moléculaires

Chromatogramme total

Sur les chromatogrammes totaux, nous observons de grandes différences entre les deux échantillons.

Friédéline

Sur le chromatogramme total; nous distinguons une forte abondance de la molécule éluant à 76.78 min dans l’extrait de sol sous forêt.

D’après la bibliothèque de spectres, il s’agit de la friédéline. L’une des sources connues de friédéline est le chêne, ce qui est en accord avec notre observation.

n-alcanes
Les spectres des n-alcanes sont caractérisés par une série de fragments commençant à m/z 57 puis croissant de 14 unités en 14 unités, ce qui correspond à CH2.

En sélectionnant les fragments m/z 57+71+85, nous pouvons mettre en évidence la distribution des n-alcanes.
Les deux échantillons montrent quelques différences dans la distribution de n-alcanes, dont des n-alcanes longs légèrement plus abondants dans le sol sous prairie.

Acétates de triterpényles

Nous avons détecté une série de molécules caractérisées par un ion moléculaire M+ 468 et M+-15 453. Ces molécules ont été identifiées d`après Lavrieux et al. (2011) comme étant des acétates de triterpényles. Par exemple, l’acétate de taraxéryle et l’acétate de multiflorényle.

Acétate de taraxéryle

Acétate de multiflorényle

Ce résultat est en accord avec notre observation sur le terrain puisque nous avons vu des astéracées (paquerettes, pissenlits, etc…) à la fois sous forêt et en prairie.

Conclusion
L’étude des jus de sols sous prairie et sous forêt nous a rapidement permis de mettre en évidence des différences assez notables de distribution, présence et abondance de biomarqueurs. Donc, oui, les cortèges moléculaires sont différents, en fonction, entre-autres, des végétations qui se développent.

Références
Lavrieux M., Jacob J., LeMilbeau C., Zocatelli R., Masuda K., Bréheret J.G., Disnar J.R. Occurrence of triterpenyl acetates in soil and their potential as chemotaxonomical markers of Asteraceae. Organic Geochemistry 42 (2011) 1315–1323.

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