WO2022195176A1 - Dispositif d'éclairage - Google Patents

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WO2022195176A1
WO2022195176A1 PCT/FR2021/050452 FR2021050452W WO2022195176A1 WO 2022195176 A1 WO2022195176 A1 WO 2022195176A1 FR 2021050452 W FR2021050452 W FR 2021050452W WO 2022195176 A1 WO2022195176 A1 WO 2022195176A1
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culture
organisms
intertidal
medium
light source
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PCT/FR2021/050452
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Inventor
Xavier Bailly
Jean-Philippe BLANCHARD
Original Assignee
Sorbonne Université
Centre National De La Recherche Scientifique
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    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/20—Culture of aquatic animals of zooplankton, e.g. water fleas or Rotatoria
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    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/06—Arrangements for heating or lighting in, or attached to, receptacles for live fish

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device making it possible to reproduce the natural light radiation conditions of an intertidal biotope.
  • the intertidal biotope hosts many marine species that are adapted to two non-synchronized overlapping environmental cycles, the circadian rhythm and the circatidal rhythm.
  • the long-term maintenance of all or part of the life cycle of these marine species in captivity and their study in the laboratory are difficult because their survival and culture depend on many poorly characterized and poorly controlled parameters.
  • natural radiation can be influenced by meteorological conditions outside the open sky and in particular by cloudiness.
  • the inventors have thus observed that the reproduction of G radiant illumination - equivalent to natural radiation - by means of the device of the invention, making it possible to integrate both the circadian rhythm and the circatidal rhythm, has made it possible to maintain a long-term culture of marine organisms - Roscoff worms - in captivity.
  • the invention therefore relates to a lighting device comprising: a. a light source; b. means for calculating a time series of the irradiance of an intertidal medium or a memory comprising a time series of the irradiance of an intertidal medium; etc. a microcontroller intended to control the light emitted by the light source according to said time series of the irradiance of an intertidal medium.
  • the light source has an emission spectrum in the visible corresponding to natural light, preferably chosen from among the D-series illuminants defined by the International Commission on Illumination. In one embodiment, the light source comprises LEDs.
  • the light source has an emission spectrum in the near infrared and/or in the ultraviolet.
  • the invention also relates to a culture device comprising a culture medium placed in a culture compartment and a lighting device as defined above, in which the light source is intended to illuminate the culture medium.
  • the culture device further comprises a device for regulating the temperature of the culture medium.
  • the invention finally relates to a culture method comprising the following steps: i. placing a culture medium in a culture compartment; ii. introducing organisms to be cultured into the culture medium; and iii. illuminating the culture medium with a light source reproducing a time series of the irradiance of an intertidal medium.
  • the cultivation method can employ the lighting device defined above.
  • the culture method further comprises a step of extracting a product from the culture of the cultured organisms.
  • the cultured organisms represent more than 10% by weight of the culture medium.
  • several different species of organisms to be cultured are introduced into the culture medium.
  • the organisms to be cultured are marine organisms chosen from photosynthetic and/or photosysymbiotic organisms whose natural biotope is an intertidal environment.
  • the organisms to be cultured are marine organisms chosen from heterotrophic, mixotrophic and/or photoautotrophic organisms whose natural biotope is an intertidal environment.
  • “culture” and “breeding” correspond to the processes of keeping alive and growing photosynthetic organisms (plants, algae) and animals respectively. In this disclosure, the term “culture” is used for both of these processes.
  • “irradiance” (or irradiance) corresponds to a light flux received per unit area, measured in Wm -2 , ie Js -1 .m -2 and qualifies the power of light radiation. The irradiance can be measured, for example using an optical-electronic transducer (photoelectric sensor). The irradiance can also be calculated by summing the contributions of the various light sources (primary or secondary) which emit light in the direction of the surface considered. In this application, the terms luminous radiation and irradiance are equivalent.
  • “light” corresponds to electromagnetic radiation generally between 280 nm and 1500 nm.
  • One can distinguish in the light the ultraviolet part between 280 nm and 380 nm; the visible part between 380 nm and 780 nm; and the near infrared part between 780 nm and 1500 nm.
  • intertidal environment corresponds to the part of the coastline located between the extreme limits of the highest and lowest tides (foreshore in English).
  • exposed environment corresponds to an open intertidal environment, i.e. an intertidal environment at low, falling or rising tide, i.e. uncovering all or part of the portion of the area covered at high tide.
  • submerged environment corresponds to a covered intertidal environment, ie an intertidal environment at high tide.
  • burrowing organism corresponds to a marine organism whose natural biotope is an intertidal environment and which takes refuge in the sand when the tide rises and/or when the tide is high and/or when the streaming sea water dries up.
  • a “non-burrowing organism” corresponds to a marine organism whose natural biotope is an intertidal environment and which does not take refuge in the sand when the tide rises and/or when the tide is high.
  • time series of the irradiance of an intertidal medium is the function which defines the irradiance of an intertidal medium over time. This time series can be measured at a particular point on the coast or calculated according to the model described below.
  • the present invention relates to a lighting device comprising a light source and a microcontroller intended to control the light emitted by the light source.
  • a time series of irradiance of an intertidal medium is calculated by calculation means or stored in a memory, said calculation means or said memory being included in the lighting device.
  • the irradiance time series of an intertidal medium is the function that defines the irradiance of an intertidal medium over time.
  • access to light is conditioned by the circadian cycle on the one hand: alternation of day and night; and by the circatidal cycle on the other hand: alternation of high tide covering the environment, the water limiting by absorption the light available for living organisms, and low tide during which the environment is directly illuminated.
  • the light resource available to organisms using light is measured by photosynthetically active radiation (PAR, in English: photosynthetically active radiation).
  • the control of the irradiance of an intertidal environment is necessary to simulate the living conditions of a species living in this intertidal environment.
  • the variations in the time of the irradiance result from the variation of the solar radiation throughout a day.
  • the alternation of periods of submersion/covering and uncovering modulates the irradiance.
  • This time series can be presented as a succession of pairs comprising a value of the irradiance and a temporal magnitude (date, time and/or duration).
  • the determination of the time series of the irradiance of an intertidal medium can be done essentially in two ways: by direct measurement or by simulation after modelling.
  • Direct measurement
  • Some meteorological and/or biological observation stations continuously record the characteristics of solar radiation in a given place: energy illumination, light radiation and/or PAR.
  • energy illumination In general, these stations are terrestrial, and cannot take into account the submersion effect of the intertidal environment during high tides.
  • a time series of the luminous irradiance of an intertidal medium is recorded and can be integrated into the lighting device of the invention, for example in a digital storage device such as a memory.
  • the global energy is then the result of the integration of the light radiation overall over a chosen period.
  • Eg j is commonly expressed in J.cm.
  • the segmentation can be done by successive durations comprised between 5 min and 60 min.
  • the successive durations can be 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 25 min, 30 min, 45 min or 60 min.
  • the successive durations are equal and of 15 min.
  • Figure 1 illustrates this result by reporting the irradiance for the coast of northern Fini adjucent, in France, in particular for Roscoff or Guipavas, where the theoretical day length varies between 8 and 16 hours, depending on the height of the sun from 0° (sunrise/sunset) to 17.89° (zenith) in winter, and 0° to 64.70° in summer.
  • the global light radiation is represented according to the date (day of the year - abscissa axis) and time of day (h - depth axis).
  • the series of data in Figure 1 is for the year 2013. These data can be modified for both year and location using oceanographic databases available worldwide.
  • the tide times of the place of interest are used. These tide times are available in the databases of oceanographic services (such as SHOM for France).
  • SHOM oceanographic services
  • the product of the irradiance and flooding time series values determines the irradiance time series of an intertidal medium. It is assumed here that the irradiance received by a zone covered by the tide is zero: the height of the water attenuates the irradiance received by the organisms living in the intertidal environment.
  • the attenuation of the illumination by the height of water is quantified continuously between the absence of attenuation for the submerged medium and an attenuation for a given wavelength l at a depth z equal to according to the Beer-Lambert law, the coefficient also being linked to water turbidity. In clear water it varies from 0.05 (for short to medium wavelengths) to 0.4 for red. In turbid water these values can reach 0.8. The depth at any time can be interpolated using information on the tidal coefficients available in oceanographic databases. This modulation of attenuation is important for non-burrowing organisms.
  • burrowing animals such as Symsagittifera roscoffensis
  • burrowing animals it is not necessary to make this calculation since burrowing animals bury themselves when their biotope is submerged: this is the entry into the interstitial medium of the sandy substrate which deprives de facto of light radiation.
  • Figure 2A illustrates the irradiance in Wm -2 received on the Roscoff beach in 2013, according to the date (day of the year - abscissa axis) and time (h - axis of depth). Irradiance is greatest in summer and when low tides coincide with the local solar time of 12:00 p.m.
  • Figure 2B represents in continuous line the daily value of the global energy in J.cm -2 as a function of the date on the Roscoff beach (superimposed on an average value represented in long dotted line).
  • the short dotted curve corresponds to the global energy without taking into account the tides.
  • the overall energy may be lower than on a day in April or October.
  • Figure 3 illustrates this phenomenon by indicating the times of exposure to light (in hours) of the Roscoff beach as a function of the date (day of the year) for the year 2013 depending on whether one is in top of the range (left graph, position of the tide one hour before high tide), in the middle of the range (central graph, position of the tide three hours before high tide) or at the bottom of the range (graph of right, tide position five hours before high tide).
  • the time series of the irradiance of an intertidal medium taking into account the meteorological conditions (for example the nebulosity corresponding to the cloud cover) of the medium considered. Based on meteorological observations, it is possible to define a time series of cloudiness, taking its values between 0 and 1.
  • the value 1 corresponds to a cloudless day while for a cloudy and/or rainy day, the value may take a value between 0.4 and 1 (depending on the duration of rain or cloud cover).
  • Figure 4 repeats the data from Figure 2B, adding the cloudiness data corresponding to Roscoff for the year 2013.
  • the time series of the irradiance of an intertidal medium as defined here allows to simulate realistic light radiation received by a biotope, and therefore to reproduce it under laboratory conditions or in an artificial culture medium.
  • Sunlight mainly covers a spectrum ranging from 250 to 2500 nm but presenting a profile altered by atmospheric absorption phenomena.
  • Photosynthesis essentially uses the wavelength range of visible light (between 380 and 780 nm).
  • the irradiance is a quantity which reflects the overall luminous flux received.
  • the nature of the light emitted by the lighting device can be characterized by its intensity and/or its spectrum. In fact, two different light spectra can lead to identical light fluxes.
  • the light source has an emission spectrum in the visible, between 380 nm and 780 nm, corresponding to natural light.
  • the D-series illuminants defined by the International Commission on Illumination are suitable.
  • the light source comprises light-emitting diodes (LEDs).
  • LEDs light-emitting diodes
  • the choice of different LEDs makes it possible to simulate a light source (spectrum simulation) having a determined intensity and spectrum.
  • Figure 5 A represents the solar light spectrum (sun light) and the emission spectra of 5 types of LEDs that can be used: in the Ultraviolet (UV LED), red color (Red LED), green color (LED Green), blue (LED Blue) or white (LED cold white).
  • Figure 5B represents the response curves of some photosynthetic pigments: chlorophylls a and b as well as carotenoids.
  • the combination of LED strips can include a different intensity control for each LED strip.
  • the light source has an emission spectrum in the near infrared, between 780 nm and 1500 nm. Infrared radiation is important in terms of the thermal contribution of illumination.
  • infrared radiation has no significant effect on PAR. It is therefore not necessarily necessary (except protocol particular experimental) to use infrared, thermal regulation being ensured by the air-conditioned culture chamber.
  • the light source has an emission spectrum in the ultraviolet, between 280 nm and 380 nm.
  • Ultraviolet radiation is important because it is both a source of stress on organisms (due to its high energy, ultraviolet radiation tends to degrade biological molecules) and the origin of certain biological mechanisms of interest (such as protection against damage caused by ultraviolet rays).
  • a lighting device comprising an ultraviolet light source therefore makes it possible to study the life of the organisms considered in all its details. Cultivation device
  • the invention also relates to a culture device comprising a culture medium placed in a culture compartment and a lighting device as described above.
  • the lighting device is arranged so as to illuminate the culture compartment.
  • the culture medium is chosen according to the intertidal medium which it is desired to reproduce and the nature of the organisms which it is desired to cultivate.
  • the culture medium may or may not be aqueous.
  • the culture medium may contain inert components (carriers of the organisms) and/or compounds interacting with the metabolism of the organisms which it is desired to cultivate.
  • the culture device makes it possible to control environmental parameters such as the temperature and/or the hygrometry but also to reproduce a hydrodynamics adapted to the culture of the organisms.
  • the culture device makes it possible to control parameters of the culture medium. For example, salinity, oxygen concentration, nutrient concentration, pH can be controlled.
  • the culture device can comprise measuring means (sensors, automatic assays, etc.) to characterize the culture medium.
  • the culture device can comprise means for modifying the culture medium.
  • the culture device can be configured to detect an event during the culture (for example a density threshold in organisms or an average size threshold of organisms indicating a stage of development, for example sexual maturity) and modify the culture medium following this event.
  • Culture method also relates to a culture method. This method includes the following steps.
  • a culture medium is placed in a culture compartment.
  • a second step organisms to be cultured are introduced into the culture medium.
  • the culture medium is illuminated with a light source reproducing a time series of the irradiance of an intertidal medium, preferably with a lighting device as described above.
  • the method further comprises a step of extracting a product.
  • This product can be extracted from the culture medium if the organisms excrete it.
  • This product can also be extracted from the cultured organisms themselves. This product may be part of the colony of cultured organisms.
  • the cultured organisms represent more than 10% by weight of the culture medium (that is to say 10 g of organisms per 100 g of culture medium).
  • concentration is obviously interesting because it makes it possible to intensify the culture of the organisms and thus to increase the possible extraction of products. This also makes it possible to limit the sizes of culture compartments.
  • several different species of organisms are cultured simultaneously by being introduced into the same culture medium. This makes it possible to simulate complex biotopes, and in particular the interactions between species, and therefore to be of great interest for breeding or multi-trophic crops.
  • the organisms to be cultured are marine organisms, in particular marine organisms whose natural biotope is an intertidal environment.
  • the organisms to be cultivated are marine organisms chosen from photosynthetic and/or photosysymbiotic organisms or dependent on photosynthetic or photosensitive organisms, whose natural biotope is an intertidal environment.
  • the simulation of the circatidal cycle by the simple reproduction of the variation of light radiation at any time of the year and therefore at a constant water level (possibly renewed) also makes it possible to consider finer controls of the chronobiology of many marine species. including those aquacultured with an industrial interest such as edible molluscs (mussels / oysters / scallops etc.).
  • These organisms can be heterotrophic, mixotrophic and/or photoautotrophic.
  • the following organisms are adapted to the culture method described: the Roscoff worm (Symsagittifera roscoffensis) and all other species of acoelomorpha, photosysymbiotic cnidarians (corals, jellyfish, anemones, gorgonians), molluscs photosybiotic or photosynthetic (giant clams, nudibranchs (including kleptoplasts)), microalgae, macroalgae.
  • the larvae of many marine invertebrates have light-sensitive receptors that depend on the breeding and/or hatching season. Light is therefore a preponderant specific signal for larval development and the associated stages of metamorphosis: the invention makes it possible to specifically simulate these light conditions.
  • the seasonality of light rhythms is often a parameter that allows (marine) species to trigger the maturation of the gonads and induce reproduction: the invention makes it possible to place oneself there too and specifically in ad hoc biological conditions. This also makes it possible to consider controls of new life cycles in captivity for species with high aquaculture potential (not necessarily photosynthetic or photosysymbiotic) such as sea cucumbers or cephalopods.
  • Figure 1 represents the irradiance for the coast of northern Fini scope, for the year 2013 as a function of date and time.
  • Figure 2 A represents the irradiance received on Roscoff beach taking into account the tides, for the year 2013.
  • the power received as a function of the date and time is represented.
  • the total energy received as a function of the date is represented in FIG. 2B.
  • Figure 3 represents the light exposure times according to the position on the Roscoff beach, for the year 2013.
  • Figure 4 represents the irradiance received on the beach of Roscoff taking into account the tides and cloud cover, for the year 2013.
  • Figure 5 represents different spectra of characteristics of LEDs (5 A) and the response curves of the photosynthetic pigments: chlorophylls a and b and carotenoids (5B).
  • culture compartments 4 are arranged, containing the same culture medium 5: seawater filtered at 100 microns containing either Conway medium at 0.1% or 1% Provasoli or 1X F2 medium (50X stock solution). The culture medium is renewed regularly (every 2 to 3 days). The temperature is set at 14 degrees Celsius.
  • the worms are illuminated according to a regular cycle of 12 hours of light (24 Watt, standard white light at a temperature of 9000 K) and 12 hours of darkness.
  • the lighting is carried out with the lighting device of the invention, in which the time series of the radiation of the Roscoff beach has been calculated and stored in a memory 3 used by a PC microcontroller intended to control light source 2.
  • the latter is made up of strips (5 m long and 8 mm wide) BTF-LIGHTING 5050 RGBW LEDs
  • SMD including red, green, blue and cool white LEDs (60 LEDs per linear meter of strip) and strips (5 m long and 8 mm wide) of violet light LEDs (300 LEDs per linear meter of strip) UV 2835 emitting in a wavelength range ranging from 385 to 400 nm. After 15 days of culture, it is found that the colony placed in the first culture device is dead. In the second culture device, the colony is active.
  • the colony cultured in the second culture device is still active: the colony is kept gravid on a recurrent basis, with negligible mortality caused by the manipulations and without morbidity.
  • the colony reproduces continuously by producing aposymbiotic juveniles.
  • the quality of the juveniles conceived in the second culture device is identical to that of the juveniles taken from the natural environment: all the generations of juveniles from the second device were able to ingest the partner microalgae and put in place the photosymbiotic relationship. After 3 to 4 months (without changing the conditions described above) juveniles that had become adults also became pregnant and reproduced.
  • Worms of the species Symsagittifera roscoffensis are taken from their natural biotope in summer. At this time, the worms are in the reproductive diapause phase.
  • a culture device is set up with the summering worms, subjecting them to the lighting conditions of the winter period, with a lighting device according to the invention.
  • some individuals showed signs of sexual maturation (oocytes and sperm sacs) indicating the entry into a reproductive phase, typical of the winter period.
  • control of the irradiance made it possible on the one hand to keep the colony alive but also to shift it in time (deseasonalization), allowing the study of the reproduction phases in the laboratory and at all periods of l 'year.
  • Example 3 The worms of the species Symsagittifera roscoffensis are taken from their natural biotope in Roscoff.
  • a new culture device is set up with the worms, in a “water blade” configuration: the culture medium is only 5 mm thick, and the worms represent approximately 10% by mass of the culture medium.
  • a lighting device according to the invention is used and makes it possible to keep the colony alive for several months by limiting the consumption of sea water, including with reproduction phases.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'éclairage comprenant une source de lumière, des moyens de calcul et un microcontrôleur permettant de reproduire les conditions d'éclairage lumineux d'un biotope intertidal. Elle concerne également un dispositif de culture comprenant ce dispositif d'éclairage et une méthode de culture comprenant l'éclairement d'un milieu de culture avec une source lumineuse reproduisant une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal.

Description

DISPOSITIF D'ÉCLAIRAGE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif d'éclairage permettant de reproduire les conditions de rayonnement lumineux naturel d'un biotope intertidal.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Le biotope intertidal héberge de nombreuses espèces marines qui sont adaptées à deux cycles environnementaux superposés non-synchronisés, le rythme circadien et le rythme circatidal. Le maintien en vie à long terme de tout ou partie du cycle de vie de ces espèces marines en captivité et leur étude au laboratoire sont difficiles car leur survie et leur culture dépendent de nombreux paramètres mal caractérisés et mal contrôlés. En particulier, il est difficile de reproduire le rayonnement lumineux naturel reçu par les espèces marines dont le biotope naturel est un milieu intertidal. Ce rayonnement naturel dépend de l'ensoleillement (i.e., rythme circadien), mais également des marées, qui découvrent et recouvrent régulièrement le milieu intertidal (i.e., rythme circatidal). Par ailleurs, le rayonnement naturel peut être influencé par les conditions météorologiques hors ciel découvert et notamment par la nébulosité.
L'importance du rayonnement naturel pour la survie et la culture en captivité (i.e., hors du biotope naturel) est particulièrement marquée pour les espèces marines qui utilisent la lumière comme source d'énergie, c'est-à-dire pour les espèces marines photosynthétiques et/ou photosymbiotiques, comme par exemple le ver de Roscoff ( Symsagittifera roscojfensis).
Les cultures de vers de Roscoff soumises aux conditions d'éclairage communément utilisées pour le maintien en captivité (alternance 12h d'éclairement, 12h d'obscurité) dégénèrent après 10 jours et doivent donc être constamment renouvelées à partir de nouveaux individus prélevés dans leur biotope naturel. Des dispositifs permettant de maintenir en vie et de se reproduire en captivité de manière durable des populations d'espèces adaptées au milieu intertidal sont donc recherchés.
Les inventeurs ont ainsi constaté que la reproduction de G éclairement énergétique - équivalent au rayonnement naturel - au moyen du dispositif de l'invention, permettant d'intégrer à la fois le rythme circadien et le rythme circatidal, a permis de maintenir à long terme une culture d'organismes marins - des vers de Roscoff - en captivité.
RÉSUMÉ L'invention concerne donc un dispositif d'éclairage comprenant : a. une source lumineuse ; b. des moyens de calculs d'une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal ou une mémoire comprenant une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal ; et c. un microcontrôleur destiné à contrôler la lumière émise par la source lumineuse selon ladite série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal.
Dans un mode de réalisation, la source lumineuse a un spectre d'émission dans le visible correspondant à une lumière naturelle, de préférence choisie parmi les illuminants de la série D définis par la Commission internationale de l'éclairage. Dans un mode de réalisation, la source lumineuse comprend des LEDs.
Dans un mode de réalisation, la source lumineuse a un spectre d'émission dans le proche infra-rouge et/ou dans l'ultraviolet.
L'invention concerne aussi un dispositif de culture comprenant un milieu de culture placé dans un compartiment de culture et un dispositif d'éclairage tel que défini ci-dessus, dans lequel la source lumineuse est destinée à éclairer le milieu de culture.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de culture comprend en outre un dispositif de régulation de la température du milieu de culture. L'invention concerne enfin une méthode de culture comprenant les étapes suivantes : i. placer un milieu de culture dans un compartiment de culture ; ii. introduire des organismes à cultiver dans le milieu de culture ; et iii. éclairer le milieu de culture avec une source lumineuse reproduisant une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal.
En particulier, la méthode de culture peut employer le dispositif d'éclairage défini ci-dessus.
Dans un mode de réalisation, la méthode de culture comprend en outre une étape d'extraction d'un produit issu de la culture des organismes cultivés. Dans un mode de réalisation, les organismes cultivés représentent plus de 10% en masse du milieu de culture.
Dans un mode de réalisation, plusieurs espèces différentes d'organismes à cultiver sont introduites dans le milieu de culture.
Dans un mode de réalisation, les organismes à cultiver sont des organismes marins choisis parmi les organismes photosynthétiques et/ou photosymbiotiques dont le biotope naturel est un milieu intertidal.
Dans un mode de réalisation, les organismes à cultiver sont des organismes marins choisis parmi les organismes hétérotrophes, mixotrophes et/ou photoautotrophes dont le biotope naturel est un milieu intertidal.
DÉFINITIONS
Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante :
“culture” et “élevage” correspondent aux procédés de maintien en vie et de croissance respectivement d'organismes photosynthétiques (plantes, algues) et d'animaux. Dans cette divulgation, le terme de “culture” est employé pour ces deux procédés. “éclairement énergétique” (ou irradiance) correspond à un flux lumineux reçu par unité de surface, mesuré en W.m-2, i.e. J.s-1.m-2 et qualifie la puissance d'un rayonnement lumineux. L'éclairement énergétique peut être mesuré, par exemple à l'aide d'un transducteur optique-électronique (capteur photoélectrique). L'éclairement énergétique peut aussi être calculé en sommant les contributions des différentes sources lumineuses (primaires ou secondaires) qui émettent de la lumière en direction de la surface considérée. Dans cette demande les termes de rayonnement lumineux et d'éclairement énergétique sont équivalents.
“lumière” correspond aux rayonnements électromagnétiques généralement compris entre 280 nm et 1500 nm. On peut distinguer dans la lumière la partie ultra- violette comprise entre 280 nm et 380 nm ; la partie visible comprise entre 380 nm et 780 nm ; et la partie proche infra-rouge comprise entre 780 nm 1500 nm.
“milieu intertidal” correspond à la partie du littoral située entre les limites extrêmes des marées les plus hautes et les plus basses (foreshore en anglais). - “milieu exondé” correspond à un milieu intertidal découvert, c'est-à-dire un milieu intertidal à marée basse, descendante ou montante i.e. découvrant toute ou partie de la portion de la zone recouverte à marée haute. Par opposition, “milieu submergé” correspond à un milieu intertidal recouvert, c'est-à-dire un milieu intertidal à marée haute. - “organisme fouisseur” correspond à un organisme marin dont le biotope naturel est un milieu intertidal et qui se réfugie dans le sable quand la marée remonte et/ou quand la marée est haute et / ou quand l'eau de mer ruisselante se tarit. Par opposition, un “organisme non fouisseur” correspond à un organisme marin dont le biotope naturel est un milieu intertidal et qui ne se réfugie pas dans le sable quand la marée remonte et/ou quand la marée est haute.
“série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal” est la fonction qui définit l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal au cours du temps. Cette série temporelle peut être mesurée en un point particulier du littoral ou calculée selon le modèle décrit ci-dessous. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Dispositif d’éclairage
La présente invention concerne un dispositif d'éclairage comprenant une source lumineuse et un microcontrôleur destiné à contrôler la lumière émise par la source lumineuse. Une série temporelle d'éclairement énergétique d'un milieu intertidal est calculée par des moyens de calculs ou stockée dans une mémoire, lesdits moyens de calculs ou ladite mémoire étant compris dans le dispositif d'éclairage.
La série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal est la fonction qui définit l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal au cours du temps. Pour les espèces vivant dans un milieu intertidal, l'accès à la lumière est conditionné par le cycle circadien d'une part : alternance de jour et de nuit ; et par le cycle circatidal d'autre part : alternance de marée haute recouvrant le milieu, l'eau limitant par absorption la lumière disponible pour les organismes vivant, et de marée basse pendant laquelle le milieu est éclairé directement. Classiquement, la ressource lumineuse disponible pour les organismes utilisant la lumière (par photosynthèse) est mesurée par le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR, en anglais : photosynthetically active radiation ). Les mesures expérimentales et différents modèles numériques empiriques s'accordent sur une relation de proportionnalité entre le PAR et l'énergie solaire reçue par l'organisme concerné. Usuellement, l'énergie solaire associée au PAR est mesurée en micromoles de photons. s_1.m2 ; suivant différents auteurs elle est égale à environ deux fois le rayonnement lumineux.
Ainsi, le contrôle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal est nécessaire pour simuler les conditions de vie d'une espèce vivant dans ce milieu intertidal. Les variations dans le temps de l'éclairement énergétique résultent de la variation du rayonnement solaire tout au long d'une journée. Dans le cas particulier d'un milieu intertidal, l'alternance des périodes de submersion/recouvrement et de découvrement module l'éclairement énergétique. Finalement, c'est le contrôle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal au cours du temps, défini par une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal, qui est un paramètre important pour simuler les conditions de vie réalistes d'une espèce vivant dans ce milieu intertidal. Cette série temporelle peut se présenter comme une succession de couples comprenant une valeur de l'éclairement énergétique et une grandeur temporelle (date, heure et/ou durée).
La détermination de la série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal peut se faire essentiellement de deux manières : par mesure directe ou par simulation après modélisation. Mesure directe
Certaines stations d'observation météorologiques et/ou biologiques enregistrent, de manière continue, en un lieu donné les caractéristiques du rayonnement solaire : l'éclairage énergétique, le rayonnement lumineux et/ou le PAR. En général, ces stations sont terrestres, et ne peuvent pas prendre en compte l'effet de submersion du milieu intertidal lors des marées hautes.
Mais il est possible de placer de telles stations en zone intertidale afin de prendre en compte les deux cycles circadien et circatidal. Ainsi, une série temporelle de l'éclairement énergétique lumineux d'un milieu intertidal est enregistrée et peut être intégrée au dispositif d'éclairage de l'invention, par exemple dans un dispositif de stockage numérique tel qu'une mémoire.
Simulation
De manière plus générale, il est possible de calculer une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal de longitude long et de latitude lat en calculant, pour chaque instant t de chaque jour j de l'année le rayonnement lumineux reçu par unité de surface. Le rayonnement lumineux global
Figure imgf000009_0001
reçu à la surface terrestre au jour j et à l'instant t peut être représenté par en W.m-2, dans lequel
Figure imgf000009_0002
le rayonnement indirect Rij , considéré comme isotrope et produit par la diffusion des nuages, des aérosols, des poussières et de l'albédo du sol est donné par l'équation simplifiée dans le cas de la plage horizontale avec la hauteur du
Figure imgf000009_0003
Soleil au jour j au temps t, en radian : avec
Figure imgf000009_0004
dans lequel
Figure imgf000009_0005
Figure imgf000009_0006
Figure imgf000009_0007
est la déclinaison au zénith au jour
J et l'angle horaire est
Figure imgf000009_0008
le coefficient d'incidence est l'angle formé par le rayonnement solaire avec
Figure imgf000009_0009
la perpendiculaire du plan récepteur. Si on assimile le milieu intertidal à un plan horizontal on obtient la formule simplifiée
Figure imgf000009_0010
le rayonnement direct Rdj, résultat de l'atténuation du rayonnement solaire extraterrestre Rs, par l'atmosphère dépendant de l'épaisseur optique de Rayleigh en tenant compte de la masse optique d'atmosphère traversée en
Figure imgf000009_0011
fonction de la hauteur du soleil, et du facteur de trouble de Linke Tl lié à la pollution et l'humidité est donné par l'équation P est la pression
Figure imgf000009_0012
Figure imgf000010_0007
où la pression partielle de vapeur d'eau est
Figure imgf000010_0001
où Hrj est le taux d'humidité relative et est la pression de vapeur saturante, cette
Figure imgf000010_0002
dernière pouvant s'exprimer en fonction de la température journalière
Figure imgf000010_0004
Figure imgf000010_0003
et où 5 est le coefficient de trouble atmosphérique prenant pour valeur 0,02 pour un lieu situé en montagne, 0,05 pour un lieu rural ou en bord de mer, 0,10 pour un lieu urbain et 0,20 pour un lieu industriel (atmosphère polluée).
L'énergie globale est alors le résultat de l'intégration du rayonnement lumineux
Figure imgf000010_0006
global sur une durée choisie. Pour une journée complète, est la durée du jour, qui peut s'évaluer selon la formule
Figure imgf000010_0008
Figure imgf000010_0005
Egj s'exprime communément en J.cm .
En segmentant une journée complète en une série de durées successives, on peut déterminer la série temporelle de l'éclairement énergétique d'un lieu de longitude et de latitude données. Une bonne approximation peut être faite par discrétisation avec des intervalles de l'ordre de une à quelques minutes.
La segmentation peut se faire par des durées successives comprises entre 5 mn et 60 mn. En particulier, les durées successives peuvent être de 5 mn, 10 mn, 15 mn, 20 mn, 25 mn, 30 mn, 45 mn ou 60 mn. De préférence, les durées successives sont égales et de 15 mn.
La Figure 1 illustre ce résultat en reportant l'éclairement énergétique pour le littoral du Finistère nord, en France, en particulier pour Roscoff ou Guipavas, où la durée du jour théorique varie entre 8 et 16 heures, en fonction de la hauteur du soleil de 0° (lever/coucher du soleil) à 17,89° (au zénith) en hiver, et de 0° à 64,70° en été. Le rayonnement lumineux global est représenté en fonction de la date (jour de l'année - axe des abscisses) et de l'heure du jour (h - axe des profondeurs). La série de données de la Figure 1 correspond à l'année 2013. Ces données peuvent être modifiées tant pour l'année que pour le lieu en utilisant des bases de données océanographiques disponibles pour le monde entier.
Afin de tenir compte du cycle circatidal pour le rayonnement lumineux, les horaires de marée du lieu d'intérêt sont utilisés. Ces horaires de marée sont disponibles dans les bases de données des services océanographiques (comme le SHOM pour la France). Ainsi, on peut obtenir une série temporelle de submersion pour un milieu intertidal définissant si le milieu est submergé (valeur associée à la série égale à zéro) ou exondé (valeur associée à la série égale à un). Le produit des valeurs des séries temporelles de l'éclairement énergétique et de submersion détermine alors la série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal. On suppose ici que l'éclairement énergétique reçu par une zone recouverte par la marée est nul : la hauteur d'eau atténue l'éclairement reçu par les organismes vivant dans le milieu intertidal. Dans un mode de réalisation particulier, l'atténuation de l'éclairement par la hauteur d'eau est quantifiée de manière continue entre l'absence d'atténuation pour le milieu exondé et une atténuation pour une longueur d'onde donnée l à une profondeur z égale à
Figure imgf000011_0001
selon la loi de Beer-Lambert, le coefficient
Figure imgf000011_0002
étant aussi lié à la turbidité de l'eau. Dans une eau claire il varie de 0,05 (pour les longueurs d'onde courtes à moyennes) à 0,4 pour le rouge. Dans une eau turbide ces valeurs peuvent atteindre 0,8. La profondeur à chaque instant peut être interpolée grâce aux informations sur les coefficients de marée disponibles dans les bases de données océanographiques. Cette modulation de l'atténuation est importante pour les organismes non-fouisseurs.
Dans le cas des animaux fouisseurs (tel que Symsagittifera roscoffensis) il n'est pas nécessaire de faire ce calcul puisque les animaux fouisseurs s'enfouissent lors de la submersion de leur biotope : c'est l'entrée dans le milieu interstitiel du substrat sableux qui prive de facto de rayonnement lumineux.
La Figure 2A illustre l'éclairement énergétique en W.m-2 reçu sur la plage de Roscoff en 2013, en fonction de la date (jour de l'année - axe des abscisses) et de l'heure (h - axe de profondeur). L'éclairement énergétique est maximal en été et lorsque les marées basses coïncident avec l'heure solaire locale de 12h.
La Figure 2B représente en ligne continue la valeur journalière de l'énergie globale en J. cm-2 en fonction de la date sur la plage de Roscoff (superposée sur une valeur moyenne représentée en pointillé long). La courbe en pointillé court correspond à l'énergie globale sans tenir compte des marées. Ainsi, certains jours de juillet, l'énergie globale peut être plus faible que celui d'une journée d'avril ou d'octobre.
De plus, en fonction de l'amplitude de la marée (marnage), la série temporelle de submersion pour le haut d'une plage est différente de celle du bas de cette même plage. La Figure 3 illustre ce phénomène en indiquant les temps d'exposition à la lumière (en heures) de la plage de Roscoff en fonction de la date (jour de l'année) pour l'année 2013 selon si l'on se trouve en haut de la plage (graphe de gauche, position de la marée une heure avant la marée haute), au milieu de la plage (graphe central, position de la marée trois heures avant la marée haute) ou en bas de la plage (graphe de droite, position de la marée cinq heures avant la marée haute).
Par ailleurs, il est possible de pondérer la série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal en tenant compte des conditions météorologiques (par exemple la nébulosité correspondant à la couverture nuageuse) du milieu considéré. En s'appuyant sur les observations météorologiques, il est possible de définir une série temporelle de nébulosité, prenant ses valeurs entre 0 et 1. La valeur 1 correspond à un jour sans nuage alors que pour un jour nuageux et/ou pluvieux, la valeur pourra prendre une valeur comprise entre 0.4 et 1 (selon la durée de pluie ou de couverture nuageuse).
La Figure 4 reprend les données de la figure 2B, en y ajoutant les données de nébulosité qui correspondent à Roscoff pour l'année 2013. Pour finir, la série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal tel que définie ici permet bien de simuler un rayonnement lumineux réaliste reçu par un biotope, et donc de le reproduire dans les conditions du laboratoire ou d'un milieu artificiel de culture. La lumière du soleil couvre principalement un spectre allant de 250 à 2500 nm mais présentant un profil altéré par les phénomènes d'absorption atmosphérique. La photosynthèse utilise essentiellement la gamme de longueur d'onde de la lumière visible (entre 380 et 780 nm). L'éclairement énergétique est une grandeur qui reflète le flux lumineux global reçu. Toutefois, la nature de la lumière émise par le dispositif d'éclairage peut être caractérisée par son intensité et/ou son spectre. En effet, deux spectres lumineux différents peuvent conduire à des flux lumineux identiques.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse a un spectre d'émission dans le visible, entre 380 nm et 780 nm, correspondant à une lumière naturelle. En particulier, les illuminants de la série D définis par la Commission internationale de l'éclairage sont adaptés.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse comprend des diodes électroluminescentes (LED). Le choix de différentes LED permet de simuler une source lumineuse (spectrum simulation) ayant une intensité et un spectre déterminés. La Figure 5 A représente le spectre lumineux solaire (sun light) et les spectres d'émissions de 5 types de LEDs pouvant être employées : dans l'Ultra- violet (LED UV), de couleur rouge (LED Red), de couleur verte (LED Green), de couleur bleue (LED Blue) ou de couleur blanche (LED cold white). La Figure 5B représente les courbes de réponse de quelques pigments photosynthétiques : les chlorophylles a et b ainsi que les caroténoïdes. On peut donc adapter le spectre d'émission de la source lumineuse en combinant plusieurs bandes de LEDs : blanc chaud, blanc froid, rouge, vert, bleu, infra-rouge ou toute autre source lumineuse en fonction de l'objectif expérimental visé. La combinaison des bandes de LEDs peut inclure un contrôle en intensité différent pour chaque bande de LEDs.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse a un spectre d'émission dans le proche infra-rouge, entre 780 nm et 1500 nm. Les rayonnements infra-rouges sont importants en termes de contribution thermique de l'éclairement.
Cependant, dans le cas de la photosynthèse, les rayonnements infra-rouges n'ont pas d'action significative sur la PAR. Il n'est donc pas forcément nécessaire (sauf protocole expérimental particulier) d'utiliser de l'infra-rouge, la régulation thermique étant assurée par l'enceinte de culture climatisée.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse a un spectre d'émission dans l'ultraviolet, entre 280 nm et 380 nm. Les rayonnements ultraviolets sont importants car ils sont à la fois source de stress sur les organismes (du fait de leur haute énergie, les rayons ultraviolets tendent à dégrader les molécules biologiques) et à l'origine de certains mécanismes biologiques d'intérêt (comme la protection contre les dégradations causées par les ultra- violets). Un dispositif d'éclairage comprenant une source de lumière ultraviolette permet donc d'étudier dans tous ses détails la vie des organismes considérés. Dispositif de culture
L'invention concerne également un dispositif de culture comprenant un milieu de culture placé dans un compartiment de culture et un dispositif d'éclairage tel que décrit ci-dessus. Le dispositif d'éclairage est agencé de sorte à éclairer le compartiment de culture.
Le milieu de culture est choisi en fonction du milieu intertidal que l'on souhaite reproduire et de la nature des organismes que l'on souhaite cultiver. Le milieu de culture peut être aqueux ou non. Le milieu de culture peut contenir des composants inertes (supports des organismes) et/ou des composés interagissant avec le métabolisme des organismes que l'on souhaite cultiver.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de culture permet de contrôler des paramètres environnementaux comme la température et/ou l'hygrométrie mais aussi de reproduire un hydrodynamisme adapté à la culture des organismes.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de culture permet de contrôler des paramètres du milieu de culture. Par exemple, la salinité, la concentration en oxygène, la concentration en nutriments, le pH peuvent être contrôlés. En particulier, le dispositif de culture peut comprendre des moyens de mesure (capteurs, dosages automatiques...) pour caractériser le milieu de culture. Enfin, le dispositif de culture peut comprendre des moyens de modification du milieu de culture. Ainsi, le dispositif de culture peut être configuré pour détecter un événement lors de la culture (par exemple un seuil de densité en organismes ou un seuil de taille moyenne des organismes indicateur d'un stade de développement, par exemple de la maturité sexuelle) et modifier le milieu de culture suite à cet événement.
Il faut noter que dans ce dispositif de culture, les organismes sont toujours plongés dans le milieu de culture, ce qui est différent du milieu intertidal réel. Mais, avec des milieux de cultures peu profonds, l'atténuation de l'éclairement par l'eau est négligeable et les organismes que l'on souhaite cultiver sont bien soumis à l'éclairement qu'ils recevraient s'ils étaient dans leur milieu intertidal à marée basse.
Méthode de culture L'invention concerne également une méthode de culture. Cette méthode comprend les étapes suivantes.
Dans une première étape, un milieu de culture est placé dans un compartiment de culture.
Dans une seconde étape, des organismes à cultiver sont introduits dans le milieu de culture. Enfin, dans une troisième étape, le milieu de culture est éclairé avec une source lumineuse reproduisant une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal, de préférence avec un dispositif d'éclairage tel que décrit ci-dessus.
Selon un mode de réalisation, la méthode comprend en outre une étape d'extraction d'un produit. Ce produit peut être extrait du milieu de culture si les organismes l'excrètent. Ce produit peut aussi être extrait des organismes cultivés eux-mêmes. Ce produit peut être une partie de la colonie des organismes cultivés.
Selon un mode de réalisation, les organismes cultivés représentent plus de 10% en masse du milieu de culture (c'est-à-dire 10 g d'organismes pour 100 g de milieu de culture). Une telle concentration est évidemment intéressante car elle permet d'intensifier la culture des organismes et ainsi d'augmenter l'éventuelle extraction de produits. Cela permet aussi de limiter les tailles de compartiments de culture. Enfin, cela permet surtout de cultiver les organismes dans des conditions de densité proches ou supérieures des biotopes réels, dans lesquels les organismes se regroupent souvent en colonies.
Selon un mode de réalisation, plusieurs espèces différentes d'organismes sont cultivées simultanément en étant introduits dans le même milieu de culture. Ceci permet de simuler des biotopes complexes, et en particulier les interactions entre espèces et donc de présenter un fort intérêt pour les élevages ou cultures multi-trophiques.
Dans un mode de réalisation, les organismes à cultiver sont des organismes marins, en particulier des organismes marins dont le biotope naturel est un milieu intertidal. Dans un mode de réalisation particulier, les organismes à cultiver sont des organismes marins choisis parmi les organismes photosynthétiques et/ou photosymbiotiques ou dépendant d'organismes photosynthétiques ou photosensibles, dont le biotope naturel est un milieu intertidal. La simulation du cycle circatidal par la simple reproduction de la variation du rayonnement lumineux à tout moment de l'année et donc à niveau d'eau constant (possiblement renouvelée) permet aussi d'envisager des contrôles plus fins de la chronobiologie de nombreuses espèces marines dont celles aquacultivées ayant un intérêt industriel tels que les mollusques comestibles (moules / huîtres / coquilles saint jacques etc.). Ces organismes peuvent être hétérotrophes, mixotrophes et/ou photoautotrophes. Par exemple et sans exhaustivité, les organismes suivants sont adaptés à la méthode de culture décrite : le ver de Roscoff ( Symsagittifera roscoffensis ) et toutes les autres espèces d'acoelomorpha, des cnidaires photosymbiotiques (coraux, méduses, anémones, gorgones), des mollusques photosymbiotiques ou photosynthétiques (les bénitiers, les nudibranches (dont les kleptoplastes)), des microalgues, des macroalgues. Les larves de nombreux invertébrés marins (pélagiques ou benthiques) ont des récepteurs sensibles à la luminosité qui est fonction de la saison de la reproduction et/ou de l'éclosion. La lumière est donc un signal spécifique prépondérant pour le développement larvaire et les étapes de métamorphoses associées : l'invention permet de simuler spécifiquement ces conditions lumineuses. La saisonnalité des rythmes lumineux est souvent un paramètre qui permet pour les espèces (marines) de déclencher la maturation des gonades et induire la reproduction : l'invention permet de se placer là aussi et spécifiquement dans des conditions biologiques ad hoc. Ceci permettant également d'envisager des contrôles de nouveaux cycles de vie en captivité pour des espèces ayant un fort potentiel aquacoles (pas forcément photosynthétiques ou photosymbiotiques) tels que les holothuries ou les céphalopodes.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La Figure 1 représente l'éclairement énergétique pour le littoral du Finistère nord, pour l'année 2013 en fonction de la date et de l'heure.
La Figure 2 A représente l'éclairement énergétique reçu sur la plage de Roscoff en tenant compte des marées, pour l'année 2013. La puissance reçue en fonction de la date et de l'heure est représentée. L'énergie totale reçue en fonction de la date est représentée en Figure 2B.
La Figure 3 représente les temps d'exposition à la lumière en fonction de la position sur la plage de Roscoff, pour l'année 2013.
La Figure 4 représente l'éclairement énergétique reçu sur la plage de Roscoff en tenant compte des marées et de la nébulosité, pour l'année 2013. La Figure 5 représente différents spectres de caractéristiques de LEDs (5 A) et les courbes de réponse des pigments photosynthétiques : les chlorophylles a et b et les caroténoïdes (5B).
La Figure 6 représente un dispositif de culture. EXEMPLES
La présente invention se comprendra mieux à la lecture des exemples suivants qui illustrent non-limitativement l'invention.
Des vers de l'espèce Symsagittifera roscoffensis ont été prélevé dans leur biotope naturel, sur la plage de Roscoff. Ces vers hébergent sous leur épiderme une microalgue de l'espèce Tetraselmis convolutae, formant un partenariat photosymbiotique. Exemple 1 :
Deux dispositifs de culture sont mis en place. Dans une enceinte 1 permettant de contrôler température T et hygrométrie H, des compartiments de culture 4 sont disposés, contenant le même milieu de culture 5 : de l'eau de mer filtrée à 100 microns contenant soit du milieu de Conway à 0,1 % ou de Provasoli à 1 % ou le milieu F2 à IX (solution mère à 50X). Le milieu de culture est renouvelé régulièrement (tous les 2 à 3 jours). La température est fixée à 14 degrés Celsius.
Dans le premier dispositif de culture, les vers sont éclairés selon un cycle régulier de 12 heures de lumière (24 Watt, lumière blanche standard de température 9000 K) et 12 heures d'obscurité.
Dans le second dispositif de culture, comme illustré sur la Figure 6, l'éclairage est réalisé avec le dispositif d'éclairage de l'invention, dans lequel la série temporelle du rayonnement de la plage de Roscoff a été calculée et stockée dans une mémoire 3 utilisée par un microcontrôleur pC destiné à contrôler la source lumineuse 2. Cette dernière est composée de bandes (5 m de long et 8 mm de large) LEDs BTF-LIGHTING 5050 RGBW
SMD comprenant des LEDs rouge, vert, bleu et blanc froid (60 LEDs par mètre linéaire de bande) et des bandes (5 m de long et 8 mm de large) de LEDs de lumière violet (300 LEDs par mètre linéaire de bande) UV 2835 émettant dans une gamme de longueur d'onde allant de 385 à 400 nm Après 15 jours de culture, on constate que la colonie placée dans le premier dispositif de culture est morte. Dans le second dispositif de culture, la colonie est active.
Après 10 mois, la colonie cultivée dans le second dispositif de culture est toujours active : la colonie est maintenue gravide de façon récurrente, avec une mortalité négligeable occasionnées par les manipulations et sans morbidité. La colonie se reproduit de manière continuelle par production de juvéniles aposymbiotiques. De plus, il a été constaté que la qualité des juvéniles conçus dans le second dispositif de culture est identique à celle des juvéniles prélevés en milieu naturel : toutes les générations de juvéniles du second dispositif ont été capables d'ingérer les microalgues partenaires et de mettre en place la relation photosymbiotique. Au bout de 3 à 4 mois (sans changer les conditions décrites ci-dessus) des juvéniles devenus adultes sont aussi devenus gravides et se sont reproduits.
Exemple 2 :
Les vers de l'espèce Symsagittifera roscoffensis sont prélevés dans leur biotope naturel en été. A cette période, les vers sont en phase de diapause reproductive.
Un dispositif de culture est mis en place avec les vers estivants, en les soumettant aux conditions d'éclairage de la période hivernale, avec un dispositif d'éclairage selon l'invention. Parmi la colonie de vers certains individus ont présenté des signes de maturation sexuelle (ovocytes et sacs spermatiques) indiquant l'entrée dans une phase de reproduction, typique de la période d'hiver.
Ainsi, le contrôle de l'éclairement énergétique a permis d'une part de maintenir en vie la colonie mais aussi de la décaler dans le temps (désaisonnalisation), permettant l'étude des phases de reproduction en laboratoire et à toutes les périodes de l'année.
Exemple 3 : Les vers de l'espèce Symsagittifera roscoffensis sont prélevés dans leur biotope naturel à Roscoff.
Un nouveau dispositif de culture est mis en place avec les vers, dans une configuration de « lame d'eau » : le milieu de culture a une épaisseur de 5 mm seulement, et les vers représentent environ 10% en masse du milieu de culture. Un dispositif d'éclairage selon l'invention est employé et permet de maintenir en vie la colonie pendant plusieurs mois en limitant la consommation d'eau de mer, y compris avec des phases de reproduction.
Pendant plusieurs semaines, une partie des vers est prélevée et traitée pour mesurer la présence de diméthylsulfoniopropionate, un composé spécifique de cette photosymbiose. Ce composé actif est connu pour protéger l'organisme photosymbiotique de certains prédateurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'éclairage comprenant : a) une source lumineuse ; b) des moyens de calculs d'une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal ou une mémoire comprenant une série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal ; et c) un microcontrôleur destiné à contrôler la lumière émise par la source lumineuse selon ladite série temporelle de l'éclairement énergétique d'un milieu intertidal.
2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse a un spectre d'émission dans le visible correspondant à une lumière naturelle, de préférence choisie parmi les illuminants de la série D définis par la Commission internationale de l'éclairage.
3. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la source lumineuse comprend des LEDs.
4. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la source lumineuse a un spectre d'émission dans le proche infra-rouge.
5. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la source lumineuse a un spectre d'émission dans l'ultraviolet.
6. Dispositif de culture comprenant un milieu de culture placé dans un compartiment de culture et un dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la source lumineuse est destinée à éclairer le milieu de culture.
7. Dispositif de culture selon la revendication 6, comprenant en outre un dispositif de régulation de la température du milieu de culture.
8. Méthode de culture comprenant les étapes suivantes : i. placer un milieu de culture dans un compartiment de culture ; ii. introduire des organismes à cultiver dans le milieu de culture ; et iii. éclairer le milieu de culture avec une source lumineuse reproduisant une série temporelle de réclairement énergétique d'un milieu intertidal.
9. Méthode de culture selon la revendication 8 comprenant en outre une étape d'extraction d'un produit issu de la culture des organismes cultivés.
10. Méthode de culture selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, dans lequel les organismes cultivés représentent plus de 10% en masse du milieu de culture.
11. Méthode de culture selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel plusieurs espèces différentes d'organismes à cultiver sont introduites dans le milieu de culture.
12. Méthode de culture selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel les organismes à cultiver sont des organismes marins choisis parmi les organismes photosynthétiques et/ou photosymbiotiques dont le biotope naturel est un milieu intertidal.
13. Méthode de culture selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel les organismes à cultiver sont des organismes marins choisis parmi les organismes hétérotrophes, mixotrophes et/ou photoautotrophes dont le biotope naturel est un milieu intertidal.
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