Microscopie SIMS d'espèces diffusibles chez les végétaux : Mise au point d'une nouvelle méthode de préparation des échantillons et d'observation d'échantillons congelés hydratés

par Cédric Dérue

Thèse de doctorat en Biologie. Imagerie

Sous la direction de Camille Ripoll.

Soutenue en 2005

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail est un apport nouveau pour la préparation des échantillons biologiques en vue d'étudier la distribution des ions diffusibles par microscopie SIMS (Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires). Nous faisons une analyse comparative de cette technique par rapport aux autres méthodes d'imagerie analytique des distributions des ions inorganiques. La partie principale du travail concerne la mise au point d'un protocole d'observation d'échantillons congelés hydratés en SIMS dynamique sous bombardement d'oxygène neutre. Nous présentons une description du dispositif original permettant la mise en œuvre de tels échantillons avec un analyseur SIMS IMS 4f. Nous faisons une analyse critique de l'émission secondaire de Na, K, Mg et Ca et des ions de la glace dans les échantillons congelés. Nous discutons la mesure des coefficients de sensibilité relatifs par rapport à K après avoir montré que la référence aux ions de la glace était inappropriée pour les deux modes de congélation étudiés (" Plunge Freezing " et " High Pressure Freezing "). Nous présentons des images SIMS des distributions ioniques obtenues avec des échantillons congelés hydratés de lin, de camomille et de lierre. Nous avons mesuré les rapports de concentration des cations inorganiques dans les vacuoles des cellules d'hypocotyles de lin et montré qu'il existait une grande diversité dans les contenus ioniques vacuolaires, même de cellules adjacentes. Ce travail comporte également la mise au point d'un nouveau protocole de préparation des échantillons biologiques végétaux en phase vapeur. Nous décrivons une application de ce nouveau protocole à l'étude du rôle du bore chez les plantes par imagerie SIMS de la distribution des deux isotopes 10B et 11B dans des cellules d'hypocotyle de lin. Nous montrons que la méthode est applicable à la quantification simultanée des isotopes du bore chez les végétaux.


  • Résumé

    This work is a new contribution to the preparation of biological samples to study the distribution of diffusible ions using SIMS microscopy (Secondary Ion Mass Spectrometry). We compare the capabilities of the SIMS technique for imaging the inorganic cations with those of the others analytical imaging techniques. The main part of the work was to develop a new method for the dynamic SIMS analysis of frozen-hydrated samples under Fast Atom Bombardment (neutral oxygen). We describe the new cold stage built especially for our IMS 4F SIMS analyser. We show that referencing to the ice characteristic ions in the measurement of the relative sensitivity factors of Na, K, Mg and Ca cations gave non reliable results whatever the freezing mode (Plunge Freezing or High Pressure Freezing). Sensitivity factors relative to K gave, in contrast, results of reasonable accuracy. We show images of the cations distributions obtained with frozen-hydrated samples of ivy camomile and flax. We measured the inorganic ions ratios in the vacuoles of the cells of flax hypocotyl. These measurements revealed a high diversity in ionic contains of vacuoles even of adjacent cells. We also describe a new sample preparation method of plant samples without contact with a liquid to prevent the loss of diffusible species (“vapour phase method”). We used this method to appraise the SIMS applicability to boron studies in plants. We show that the SIMS technique has the potential for the simultaneous quantitative detection of the 10B and 11B isotopes in plant cells.

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Informations

  • Détails : 179p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.200 réf

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05/ROUE/S031
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