Culture of Gephyrocapsa huxleyi and characterization of calcification by flow cytometry

Culture de Gephyrocapsa huxleyi et caractérisation de la calcification par cytométrie en flux

GEPEA – UMR CNRS 6144, Nantes Université, Nantes, France

Abstract

Coccolithophores are photosynthetic unicellular marine algae capable of producing an extracellular shell composed of calcium carbonate (CaCO₃) scales called coccoliths. Photosynthesis and calcification are closely linked intracellular mechanisms and it has been proposed to use them for the development of bioconversion processes and long-term storage of CO₂ in mineral form. Gephyrocapsa huxleyi (formerly named Emiliania huxleyi) is the model species of coccolithophores and the most studied. Few studies have focused on validating the methodology for monitoring these cultures. The objective of this preliminary work was to implement a culture of G. huxleyi in an artificial medium (ESAW) from a strain cultivated in natural seawater and to set up a method for monitoring cells and free coccoliths by flow cytometry. The results show that the artificial culture medium allows better growth of G. huxleyi than the natural medium, after an adaptation phase, provided that the transfer between these two environments is as progressive as possible. Flow cytometry makes it possible to count cells but must be complemented by other methods for quantitative or comparative studies. Finally, calcein seems to be an interesting marker for counting free coccoliths simultaneously with cell counting by flow cytometry.

Résumé

Les coccolithophores sont des algues marines unicellulaires capables de produire une coque extracellulaire composée d’écailles en carbonate de calcium (CaCO₃) nommées coccolithes. La photosynthèse et la calcification sont des mécanismes intracellulaires étroitement liés et il a été proposé de les utiliser pour le développement de procédés de bioconversion et de stockage à long terme du CO₂ sous forme minérale. Gephyrocapsa huxleyi (anciennement nommée Emiliania huxleyi) est l’espèce modèle de coccolithophores et la plus étudiée. Peu d’études ont porté sur la validation de la méthodologie de suivi de ces cultures. L’objectif de ce travail préliminaire a été de mettre en oeuvre une culture de G. huxleyi en milieu artificiel (ESAW) à partir d’une souche cultivée en eau de mer naturelle et de mettre en place une méthode de suivi des cellules et des coccolithes libres par cytométrie en flux. Les résultats montrent que le milieu de culture artificiel permet une meilleure croissance de G. huxleyi que le milieu naturel, après une phase d’adaptation, à condition que le transfert entre ces deux milieux soit le plus progressif possible. La cytométrie en flux permet de dénombrer les cellules mais doit être complémentée par d’autres méthodes pour des études quantitatives ou comparatives. Enfin, la calcéine semble être un marqueur intéressant pour le comptage des coccolithes libres simultanément au dénombrement des cellules.