Pourquoi les Coléoptères ?

On s'accorde à penser aujourd'hui que le nombre d'espèces de Coléoptères présentes sur la Terre atteindrait 2 à 4 millions (Ødegaard 2000), pour un nombre total d'espèces décrites estimé à 400 000. En France, pas moins de 10 000 espèces de Coléoptères ont été dénombrées (pour un total d'environ 41 000 espèces d'insectes, d'après [START_REF] Martinez | Combien y a-t-il d'espèces d'Insectes en France ?[END_REF] et le site www.faunaeur.org). Cette incroyable multitude d'espèces est parvenue à coloniser quasiment tous les habitats disponibles, aussi bien terrestres qu'aquatiques, et à exploiter les ressources les plus diverses. On peut avancer sans grand risque d'erreur que les Coléoptères sont présents partout, même dans les lieux apparemment les plus hostiles, comme l'a bien exprimé [START_REF] Paulian | Biologie des Coléoptères[END_REF]: "(…) ils occupent les eaux douces, les eaux thermales et saumâtres, la zone de balancement des marées, le bassin de certaines mers peu profondes et peu salées, les déserts les plus arides, le bord des névés montagnards, et l'immense domaine du sol, des fentes et des cavernes (…)". Seuls les sommets les plus élevés des montagnes et la pleine mer ne paraissent pas avoir été colonisés de manière permanente par des espèces de Coléoptères. Comment expliquer une telle réussite ? La nature très résistante de leurs téguments fortement chitinisés, le rôle protecteur des ailes antérieures sclérifiées (sorte d'étuis cornés appelés élytres), ont peut-être favorisé l'explosion de la diversité des Coléoptères.

Quoi qu'il en soit, certaines caractéristiques de ces insectes, comme leur extraordinaire diversité, leur omniprésence, la solidité de leurs téguments, en font d'excellents candidats au rôle d'indicateurs paléoécologiques, au même titre que le pollen par exemple. Et pourtant il est surprenant de constater que le développement de l'entomologie du Quaternaire en tant que discipline paléoécologique à part entière est relativement récent: guère plus d'une quarantaine d'années, même si d'anciennes publications du XIX e siècle faisaient mention de la présence de Coléoptères dans certaines tourbes quaternaires [START_REF] Buckland | A Bibliography and Literature Review of Quaternary Entomology[END_REF]. Cette désaffection est certainement liée aux difficultés, supposées ou réelles, de l'identification des fossiles de Coléoptères quaternaires, difficultés d'autant plus grandes que ces insectes sont le plus souvent extraits des sédiments sous forme de pièces anatomiques désarticulées ou même de débris. Mais comme on va le voir, l'obstacle de l'identification des Coléoptères fossiles est loin d'être insurmontable.

C'est donc à partir des années 70 que le potentiel paléoécologique et paléoclimatique des Coléoptères fossiles a été mis en lumière, en particulier sous l'impulsion des géologues quaternaristes de l'Université de Birmingham (Royaume-Uni), au premier rang desquels il faut citer G. R. Coope [START_REF] Elias | Quaternary Insects and Their Environments[END_REF]. L'idée novatrice était que ces organismes pouvaient être identifiés, bien souvent au rang spécifique, rattachés à des espèces actuelles, et que les informations écologiques tirées de ces Coléoptères actuels pouvaient être mises à profit pour reconstruire les paléoenvironnements quaternaires. Une étude très récente vient précisément de démontrer la validité de ce postulat, en établissant l'identité parfaite entre un Coléoptère aquatique du Miocène inférieur découvert à l'état fossile (Helophorus sibiricus), avec ses homologues actuels toujours vivants [START_REF] Fikáček | A long-living species of the hydrophiloid beetles: Helophorus sibiricus from the early Miocene deposits of Kartashevo (Siberia, Russia)[END_REF].

L'énorme diversité spécifique et écologique des Coléoptères présente de plus un grand intérêt en paléoécologie puisque ces insectes montrent très souvent des exigences très fines en matière de nombreux paramètres biotiques et abiotiques : source de nourriture, plante-hôte, nature du sol, température, humidité, température de l'eau et vitesse du courant pour les aquatiques, etc. Ainsi, beaucoup d'espèces ne peuvent survivre que dans une fourchette très étroite de ces paramètres. Lorsque de telles espèces sont présentes dans un assemblage d'insectes fossiles, il est possible d'en tirer des informations précises, nombreuses et variées qui permettent de brosser un tableau parfois extrêmement détaillé du paléoenvironnement au sein duquel l'assemblage d'insectes fossiles s'est constitué.

Prélèvement et analyse des insectes fossiles

L'étape de prélèvement sur le terrain ne diffère pas fondamentalement des méthodes employées pour des disciplines voisines, comme l'analyse pollinique. Dans le cas de tourbières et de marges lacustres, il s'agit essentiellement de procéder par la méthode du carottage au carottier russe [START_REF] Aaby | Sampling techniques for lakes and bogs[END_REF]. L'inconvénient de cette technique est le volume limité de sédiment prélevé, car la densité en restes de Coléoptères est généralement moindre que celle des grains de pollen. Il est donc les assemblages quaternaires de Coléoptères fossiles en normandie philippe ponel nécessaire de recourir à des carottages parallèles multiples ce qui complique un peu le travail de terrain. Les conditions les plus favorables sont toutefois réunies lorsqu'il est possible de prélever directement sur coupe, soit naturelle (berges de rivière par exemple) soit artificielle (chantiers de travaux publics, tran-chées…), puisque dans ce cas la stratigraphie peut être observée directement sur le profil sédimentaire, au moment de procéder au prélèvement qui se fait directement au moyen d'une bêche coupante, en extrayant un monolithe de la paroi [START_REF] Aaby | Sampling techniques for lakes and bogs[END_REF]. Selon le niveau de la nappe phréatique il peut être nécessaire de drainer la tranchée par pompage.

Au laboratoire le prélèvement est traité selon la méthode qui a été décrite par [START_REF] Coope | Coleoptera analysis[END_REF] Cotentin, ont été étudiés par [START_REF] Coope | The palaeoecology and age of peat at Fliquet Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF][START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF][START_REF] Coope | Late Pleistocene Palaeoenvironments of the Channel Islands and Lower Normandy[END_REF][START_REF] Coope | The flora and fauna of late Pleistocene deposits on the Cotentin Peninsula, Normandy[END_REF]. La découverte d'un unique individu dans le tuf de Saint-Pierre-lès-Elbeuf (Seine-Maritime) constitue le seul exemplaire haut-normand actuellement connu (inédit). Cet insecte est donc le témoin le plus ancien découvert en Normandie. Il est associé au fameux tuf de Saint-Pierre (Cliquet et al. 2009) corrélé avec le stade isotopique 11 (MIS 11) (fig. 355). Cliquet et al., 2009, modified) .

Si les gisements jersiais sont datés approximativement de la fin de l'Eemien et du début de la dernière glaciation, entre 121 et 45 ka BP, certains sites cotentinois, initialement rapportés à la même période, s'avèrent plus anciens (stades 7 et 6 de la chronologie isotopique). En effet, la datation des gisements littoraux de la côte ouest du Cotentin avait été attribuée, sur la base de la stratigraphie, au dernier cycle glaciaire-interglaciaire par [START_REF] Elhaï | La Normandie occidentale entre la Seine et le golfe normand-breton. Étude morphologique[END_REF] et par les auteurs anglais [START_REF] Coope | The fauna and flora of late interglacial deposits in the Cotentin Peninsula[END_REF].

Cette interprétation des profils de la côte ouest du Nord-Cotentin a été contestée par les géomorphologues du Centre de géomorphologie du CNRS de Caen [START_REF] Lautridou | The Quaternary of Normandy[END_REF][START_REF] Lautridou | Le cycle périglaciaire pléistocène en Europe du nord-ouest et plus particulièrement en Normandie[END_REF][START_REF] Clet-Pellerin | Étude de séquences marines interglaciaires en Normandie corrélables aux stades isotopiques 7 et 5[END_REF] qui soulignaient la présence de deux séquences de période froide head-loess; la première, saalienne, la seconde, weichselienne, séparées par un lambeau de paléosol attribué au dernier interglaciaire eemien (Van Vliet-Lanoë 1988) (fig. 239). Figure 356 -& 357 Location of organic lenses that have delivered insects in the sedimentary sections at Écalgrain and Petit-Beaumont (after Lautridou et al. 1982, modified) Rappelons que la taille du thorax est d'environ 2 mm ce qui présume que la longueur de l'insecte (de la tête à l'extrémité abdominale) était de l'ordre de 6,2 à 6,8 mm (selon son sexe).

Dans quelle famille de Diptères a-t'on une telle cette association de caractères ? En réalité bien que l'on trouve des diptères à coloration métallique dans plusieurs familles (Calliphoridae,…) ou d'autres (Tabanidae,…) avec le scutellum épineux (le plus souvent il n'y a que Compte tenu de son origine géologique et de son âge supposé (environ 400 000 ans) il est certain que cette espèce fossile appartient à une espèce actuelle. Les Beris compte 9 espèces en Europe dont 7 en France, l'une d'entre-elles devrait donc correspondre à notre fossile mais laquelle est-ce ?

À ce stade une étude plus approfondie de notre fossile fut nécessaire. Il a, en particulier, été examiné: le rapport de la longueur entre le tibia et le basitarse de la 3 ème paire de pattes, la coloration des pattes dont certaines parties sont rembrunies, la couleur des calus huméraux et des épines scutellaires, la couleur et la longueur de la pilosité (encore visible en partie sur la fig. 358), la microsculpture thoracique. (tab. 26) Les sites insulaires de Fliquet et de Saint Aubin (île de Jersey) ont été étudiés par [START_REF] Coope | The palaeoecology and age of peat at Fliquet Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF][START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF][START_REF] Coope | Late Pleistocene Palaeoenvironments of the Channel Islands and Lower Normandy[END_REF].

À Fliquet, un profil tourbeux d'environ 60 cm reposant sur une plateforme rocheuse située vers 6 m au dessus du niveau de la mer a été prélevé pour des analyses polliniques et entomologiques (fig. 359). D'assez riches assemblages totalisant 38 taxons de Coléoptères présentent une intéressante disparité puisque l'unité faunique basale (f-1) est complètement dépourvue des éléments les plus nordiques, qui sont au contraire abondants dans l'unité supérieure (f-2). (1980), les tourbes de Fliquet pourraient s'être déposées à la transition entre l'interglaciaire eemien et le début du Weichselien.

À Saint Aubin, une autre séquence littorale tourbeuse d'environ 30 cm d'épaisseur, dégagée par l'action des tempêtes, a été prélevée et

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2

N o t i o p h i l u s a q u a t i c u s ( L . ) N o t i o p h i l u s s p . E l a p h r u s c u p r e u s ( D u f t s . ) D y s c h i r i u s g l o b o s u s ( H b s t . ) T r e c h u s f u l v u s D e j . B e m b i d i o n a e n e u m

G e r m .

P t e r o s t i c h u s d i l i g e n s ( S t u r m ) P t e r o s t i c h u s n i g r i t a ( P a y k . ) A g o n u m s p .

A m a r a s p .

T r i c h o c e l l u s c o g n a t u s ( G y l l . ) C h l a e n i u s n i g r i c o r n i s ( F . )

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A r p e d i u m b r a c h y p t e r u m

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A n o t y l u s r u g o s u s ( F . ) O x y t e l u s l a q u e a t u s ( M a r s h . )

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Q u e d i u s s p . T a c h y p o r u s s p . G y m n u s a v a r i e g a t a

K i e s w . sites Herquemoulin "A", "B" et "C" ne contenaient que des débris corrodés non identifiables, probablement pour des raisons taphonomiques. Ce petit assemblage d'une vingtaine de taxons est marqué par l'absence de phytophages indicateurs de plantes particulières, on note seulement Simplocaria semistriata qui est aujourd'hui associé aux mousses, et deux charançons du genre Otiorhynchus, qui sont connus pour être polyphages. Le groupe des taxons dépendants des accumulations de feuilles mortes et autres débris végétaux est bien plus nombreux, mais surtout il comporte un certain nombre d'espèces très "cryophiles", en particulier Agonum exaratum qui est un petit Coléoptère Carabidae à répartition extrêmement nordique puisqu'il atteint au plus près la péninsule de Kola en Russie arctique. On note aussi des espèces déjà rencontrées dans les autres sites normands, comme Pycnoglypta lurida, Arpedium brachypterum, Boreaphilus henningianus, qui sont toutes dépendantes de conditions climatiques très rudes et qui évoquent clairement un environnement alpin ou de type toundra arctique. Tab. 27 -Environnements et tailles des coléoptères trouvés dans les sites des stades isotopiques 6/7 du Cotentin.

A l e o c h a r i n a e g e n . e t s p . i n d e t . A p h o d i u

O t i o r h y n c h u s r u g i f r o n s ( G y l l . ) O t i o r h y n c h u s s p . S i t o n a s p . N o t a r i s a c r i d u l u s ( L . ) N o t a r i s a e t h i o p s ( F . )

Tab. 27 -Environments and sizes of beetles found in the isotopic stages 6/7 5 sites at Cotentin. peninsula. [START_REF] Juggins | C2 Version 1.5 User guide. Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation[END_REF]. Au-delà de la ripisylve, la forêt de chênes et de hêtres prédominait. La présence de certains insectes suggère cependant que des clairières ou des terrains cultivés devaient se trouver à proximité, et il est même fort possible que des affleurements rocheux supportant des pelouses sèches étaient présents à une certaine distance, comme en témoigne l'occurrence isolée et insolite de la chrysomèle du thym.

L'absence d'évolution nette des assemblages d'insectes suggère que le milieu est resté stable (à moins que la séquence ne se soit déposée sur une très courte période, mais la richesse des assemblages ne plaide pas en faveur de cette hypothèse), bien qu'une représentation moindre des taxons forestiers soit sensible dans la moitié supérieure de la séquence. Incontestablement, le cou-vert forestier subit une rétraction entre le niveau 21 et le sommet de la séquence, approximativement à partir de 4 000 BP.

On peut imaginer que cet événement n'est pas une conséquence d'un éventuel changement climatique mais plutôt d'une action humaine sur le couvert forestier, associée à l'expansion du pastoralisme et de l'agriculture à la période Néolithique. L'impact du Néolithique sur les faunes de Coléoptères saproxylophages, révélateur de la destruction à grande échelle de la couverture forestière a d'ailleurs été amplement mis en évidence dans les Iles britanniques [START_REF] Whitehouse | The Holocene British and Irish ancient forest fossil beetle fauna: implications for forest history, biodiversity and faunal colonisation[END_REF].

En ce qui concerne le climat, certains indices suggèrent des paléotempératures un peu plus élevées que les températures actuelles. L'un de ces indices est fourni par les occurrences régulières du charançon Stenoscelis submuricatus, à différents niveaux de la séquence. Cette espèce saproxylophage corticole liée au bois mort de divers feuillus (peupliers, saules, hêtre) ne se trouve en France que dans la moitié méridionale du pays, Corse incluse; sa limite nord semblant se situer actuellement à la latitude de la région de Bordeaux. Il s'agit selon [START_REF] Coope | The invasion of Northern Europe during the Pleistocene by Mediterranean species of Coleoptera[END_REF] d'une espèce méditerranéenne qui a envahi les Iles britanniques lors des précédents interglaciaires, en particulier à l'Eemien et au Holsteinien.

Un autre indice de conditions thermiques un peu plus chaudes qu'aujourd'hui est fourni par la présence dans la séquence de l'Hyménoptère Formicidae Dolichoderus quadripunctatus. C'est une espèce de fourmi arboricole, méridionale, qui, même dans le sud de son aire de répartition, est cantonnée dans les lieux les plus chauds comme les vallées fluviales [START_REF] Seifert | Ameisen: beobachten, bestimmen[END_REF]. Elle n'atteint ni les Iles britanniques ni la Scandinavie [START_REF] Collingwood | The Formicidae (Hymenoptera) of Fennoscandia and Denmark[END_REF]).

Figure 355 -

 355 Figure 355 -Localisation du vestige de mouche collecté dans le tuf de Saint-Pierre-lès-Elbeuf (d'après Cliquet et al., 2009, modifié) Figure 355 -Location of the remains of a fly collected in the Saint-Pierre-lès-Elbeuf tuff (afterCliquet et al., 2009, modified) .

Figure 356

 356 Figure 356 & 357 -Localisation des lentilles organiques ayant livré des insectes dans les coupes sédimentaires d'Écalgrain et de Petit-Beaumont (d'après Lautridou et coll. 1982, modifié) et vue des niveaux organiques dans le bas de la séquence d'Écalgrain (© J.-P. Coutard).Figure356-& 357 Location of organic lenses that have delivered insects in the sedimentary sections at Écalgrain and Petit-Beaumont (afterLautridou et al. 1982, modified) and view of organic levels at the bottom of the Écalgrain sequence (© J.-P. Coutard).

tab. 25 -

 25 figure 358 -Beris fuscipes (© P. Ponel) Figure 358 -Beris fuscipes(© P. Ponel). Les Stratiomyidae sont représentés en France par 83 espèces distribuées dans 8 sous-familles et 24 genres. Seule la sous famille des Antissinae et celle des Beridinae comprennent des genres et des espèces qui possèdent de 4 à 8 épines scutellaires. On remarquera que notre fossile possède 5 épines scutellaire (fig. 358) 3 à droite et 2 à gauche. Il s'agit là d'une anomalie (qui n'est pas rare chez certains insectes); en réalité il devrait y avoir 6 épines.Toutefois, la sous famille des Antissinae ne peut être retenue car l'unique espèce européenne (Exodontha dubia (Zetterstedt)) est de taille plus grande (8 à 11 mm) et le thorax est noir avec un léger reflet bleuté. Notre fossile appartient donc à une espèce de la sous famille des Beridinae.Par un examen comparatif du fossile avec des spécimens de collection et aidé de la littérature appropriée, il a été possible d'écarter 3 des 4 genres retenus à l'étape précédente. Il s'agit des genres: Actina car son unique espèce européenne (A. chalybea Meigen) a les pattes presque entièrement noires; Chorisops car les épines scu-

Figure 359 -

 359 Figure 359 -Vue générale du site de Fliquet (© J.-P. Coutard) Figure 359 -General vue of Fliquet site (© J.-P. Coutard)

Figure 360 -

 360 Figure 360 -Occurrences des Coléoptères collectés dans les niveaux organiques du site de Fliquet (d'après Coope et al. 1980; D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 360 -Occurrences of Coleoptera collected in the organic levels of the Fliquet site (by Coope et al. 1980; D.A.O. B. Fauq, MC).

  St Aubin's Bay débris végétaux, lieux humides Tab. 26 -Environnements et tailles des coléoptères trouvés dans les sites du stade isotopique 5 de Jersey et du Cotentin. Tab. 26 -Environments and sizes of beetles found in the isotopic stage 5 sites at Jersey and Cotentin peninsula.

Figure 366 -

 366 Figure 366 -Paysage d'environnement froid et humide du Spitzberg (© L. Juhel). Figure 366 -Landscape of cold and humid environment of Spitsbergen (© L. Juhel).

Figure 363 -

 363 Figure 363 -Le Rozel, vestiges d'Otiorhynchus singularis dans un sol anthropisé (© J. Guériel).Figure 363 -Figure 247 -Le Rozel, remains of Otiorhynchus singularis in anthropized soil (© J. Guériel).

Figure 363 -

 363 Figure 363 -Le Rozel, vestiges d'Otiorhynchus singularis dans un sol anthropisé (© J. Guériel).Figure 363 -Figure 247 -Le Rozel, remains of Otiorhynchus singularis in anthropized soil (© J. Guériel).

Figure 364 -

 364 Figure 364 -Le Rozel, vestiges d'Otiorhynchus singularis et insecte actuel (© P. Ponel).Figure 364 -Le Rozel, remains of Otiorhynchus singularis and current insect (© P. Ponel).

Figure 364 -

 364 Figure 364 -Le Rozel, vestiges d'Otiorhynchus singularis et insecte actuel (© P. Ponel).Figure 364 -Le Rozel, remains of Otiorhynchus singularis and current insect (© P. Ponel).

Figure 365 -

 365 Figure 365 -Paysage d'environnement tempéré du Cotentin: étang de Gattemare (© D. Cliquet). Figure 365-temperate landscape of Cotentin peninsula: pond of Gattemare(© D. Cliquet).

Fig. 367 -

 367 Fig. 367 -Coléoptères trouvés dans les sites du stade isotopique 5 de Jersey et du Cotentin. Fig. 367 -Coleoptera found in the isotopic stage 5 sites of Jersey and Cotentin. peninsula.

  e l o p h o r u s s p . C o e l o s t o m a o r b i c u l a r e ( F . ) C e r c y o n d e p r e s s u s ( S t e p h . ) C e r c y o n m e l a n o c e p h a l u s ( L . ) C h a e t a r t h r i a s e m i n u l u m ( H b s t . ) H y d r o b i u s f u s c i p e s ( L . )

  i u s t r u n c a t e l l u s ( T h u n b . ) M i c r o p e p l u s f u l v u s E r . O l o p h r u m a s s i m i l e ( P a y k . ) O l o p h r u m f u s c u m

  Figure 368-Occurrences des Coléoptères collectés dans les niveaux organiques des sites d'Écalgrain (d'après Coope et al. 1987; D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 368 -Occurrences of Coleoptera collected in the organic levels of the Ecalgrain sites (after Coope et al. 1987; D.A.O. B. Fauq, MC).

Figure 368 -

 368 Figure 368-Occurrences des Coléoptères collectés dans les niveaux organiques des sites d'Écalgrain (d'après Coope et al. 1987; D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 368 -Occurrences of Coleoptera collected in the organic levels of the Ecalgrain sites (after Coope et al. 1987; D.A.O. B. Fauq, MC).

  confirme la présence d'un habitat correspondant à des accumulations de laisses de mer sur l'arrière-plage. Parmi les insectes phytophages, une seule espèce suggère un environnement végétal particulier, puisque le charançon Micrelus ericae associé aux bruyères pourrait indiquer la présence d'une lande à proximité du site de dépôt (fig.369).

Figure 369 -

 369 Figure 369 -Évocation d'un environnement de haut de plage en contexte frais (© A. Gilles).Figure 369 -Evocation of an upper beach environment in a cool context (© A. Gilles).

Figure 369 -

 369 Figure 369 -Évocation d'un environnement de haut de plage en contexte frais (© A. Gilles).Figure 369 -Evocation of an upper beach environment in a cool context (© A. Gilles). Le site "B" d'Écalgrain est celui qui contient l'assemblage de Coléoptères le plus diversifié, avec 40 taxons évoquant un milieu ouvert marécageux à riche végétation palustre au sein d'un paysage très ouvert, dont une série d'espèces indicatrices de climat bien plus froid que l'actuel, comme Pycnoglypta lurida, Arpedium brachypterum, Boreaphilus henningianus et Notaris aethiops, tous boréo-alpins à l'heure actuelle. Les espèces phytophages indicatrices de plantes particulières sont représentées par Notaris aethiops (un charançon des marécages à Carex) et Notaris acridulus (autre charançon plutôt lié à Glyceria aquatica). La seule indication qui pourrait renseigner sur la présence d'arbres est la présence du minuscule Rhynchaenus foliorum/flagellum, qui vit sur les saules, mais qui peut s'accommoder aussi bien des saules arborescents que des saules nains qui poussent sous des climats très froids. Parmi les assemblages obtenus à Herquemoulin, le site "D" est le seul à avoir fourni un assemblage significatif de Coléoptères, les

Figure 370 -

 370 Figure 370 -Évocation d'un environnement froid à très foid: Spitzberg (© L. Juhel).Figure 370 -Evocation of a cold to very cold environment: Spitsbergen (© L. Juhel).

Figure 371 -

 371 Figure 371 -Localisation du site d'Annevile (Seine-Maritime) dans la vallée de la Seine (D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 371 -Location of the Annevile site (Seine-Maritime) in the Seine valley (D.A.O. B. Fauq, MC).

Figure 371 -

 371 Figure 371 -Localisation du site d'Annevile (Seine-Maritime) dans la vallée de la Seine (D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 371 -Location of the Annevile site (Seine-Maritime) in the Seine valley (D.A.O. B. Fauq, MC).

Figure 373 -

 373 Figure 373 -Occurrences des Coléoptères forestiers et des Coléoptères phytophages oligophages dans la séquence de Coléoptères fossiles de la boucle d'Anneville. La ligne horizontale tiretée matérialise la transition entre les assemblages anciens contenant une faune forestière diversifiée et les assemblages plus récents dominés par des taxons associés aux plantes herbacées. Figure réalisée avec le logiciel C2 (Juggins, 2007).Figure 373 -Occurrences of Forest Coleoptera and Oligophagous Phytophagous Coleoptera in the sequence of Fossil Coleoptera from the Anneville Loop. The dashed horizontal line materializes the transition between the old assemblages containing a diverse forest fauna and the more recent assemblages dominated by taxa associated with herbaceous plants. Figure produced with C2 software[START_REF] Juggins | C2 Version 1.5 User guide. Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation[END_REF].

Figure 373 -

 373 Figure 373 -Occurrences des Coléoptères forestiers et des Coléoptères phytophages oligophages dans la séquence de Coléoptères fossiles de la boucle d'Anneville. La ligne horizontale tiretée matérialise la transition entre les assemblages anciens contenant une faune forestière diversifiée et les assemblages plus récents dominés par des taxons associés aux plantes herbacées. Figure réalisée avec le logiciel C2 (Juggins, 2007).Figure 373 -Occurrences of Forest Coleoptera and Oligophagous Phytophagous Coleoptera in the sequence of Fossil Coleoptera from the Anneville Loop. The dashed horizontal line materializes the transition between the old assemblages containing a diverse forest fauna and the more recent assemblages dominated by taxa associated with herbaceous plants. Figure produced with C2 software[START_REF] Juggins | C2 Version 1.5 User guide. Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation[END_REF].

Figure 372 -

 372 Figure 372 -Lithologie de la séquence sédimentaire de la boucle d'Anneville et position des échantillons entomologiques (adapté de Sebag 2012), D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 372 -Lithology of the sedimentary sequence of the Anneville loop and position of the entomological samples (adapted from Sebag 2012), D.A.O. B. Fauq, MC).

Figure 372 -

 372 Figure 372 -Lithologie de la séquence sédimentaire de la boucle d'Anneville et position des échantillons entomologiques (adapté de Sebag 2012), D.A.O. B. Fauq, MC).Figure 372 -Lithology of the sedimentary sequence of the Anneville loop and position of the entomological samples (adapted from Sebag 2012), D.A.O. B. Fauq, MC).

  Agelastica alni (6 -7 mm), 2: Chrysomela cerealis (7,5 -10 mm), 3: Hippuriphila modeeri (2 -2,5 mm), 4: Hypera adspersa (4 -6,5 mm), 5: Melasoma aenea (6,5 -8,5 mm), 6: Plagiodera versicolor (2,5 -4,5 mm), 7: Platypus cylindricus (5 -5,5 mm), 8: Prasocuris phellandrii (5 -6 mm) & 9: Tanysphyrus lemnae (1,4 -1,8 mm) (© P. Ponel).

Figure 374 -

 374 Figure 374 -Insectes collectés sur le site holocène d'Annoville.Figure 374 -Insects collected at the Holocene site of Annoville..

Figure 374 -

 374 Figure 374 -Insectes collectés sur le site holocène d'Annoville.Figure 374 -Insects collected at the Holocene site of Annoville..

  . Le sédiment est désagrégé sous l'eau puis criblé sur un tamis calibré de maille 300 µm. Le refus du tamis est incorporé à du pétrole puis soumis à une flottation qui après décantation permet de séparer une fraction flottante riche en débris d'insectes d'une fraction contenant les particules minérales et les débris végétaux qui coulent au fond du récipient. provenant d'une collection de référence, en accordant une attention particulière à des critères souvent moins utilisés, comme la microréticulation, la densité et la force de la ponctuation, la position des soies sensorielles, le type de striation élytrale, la forme de certaines parties des éléments de l'exosquelette (angle huméral ou apical des élytres, angles du pronotum, etc). L'expérience montre que dans beaucoup de cas il est possible d'identifier 50 % des taxons d'un assemblage au niveau spécifique, ou au niveau du groupe d'espèces.

	La pré-
	cision dépend toutefois de nombreux facteurs, comme le ni-
	veau de connaissance de la faune des Coléoptères actuels dans
	la région étudiée, le degré de fragmentation et l'abondance des
	macrorestes… L'intérêt d'aboutir à une détermination spécifi-
	que réside évidemment dans la richesse des informations dispo-
	nibles à partir du dépouillement de la littérature entomologique
	actuelle. Les Coléoptères sont très largement dominants dans
	les assemblages fossiles, mais il est fréquent de rencontrer des
	fragments d'Hétéroptères, d'Hyménoptères (surtout de Formi-
	Les assemblages quaternaires de Coléoptères fossiles
	en Normandie

Cette fraction flottante est traitée au moyen d'un détergent pour éliminer l'excès de pétrole, puis triée sous binoculaire pour obtenir une séparation parfaite des restes d'insectes fossiles. Les fragments d'insectes sont ensuite stockés en alcool dans des tubes de verre. En raison de la nature des macrorestes d'insectes qui sont souvent à l'état de débris, il est impossible d'identifier les fragments de Coléoptères au moyen des clés de détermination auxquelles les entomologistes travaillant sur l'actuel sont habitués. Il faut donc procéder par comparaison avec des spécimens actuels cidae), de Mégaloptères (pièces céphaliques des larves de Sialis), de Diptères (capsules céphaliques de larves de Chironomidae), de Trichoptères (frontoclypeus de larves).

À l'heure actuelle il n'existe en Normandie qu'un nombre très réduit de sites ayant fourni des assemblages de Coléoptères fossiles quaternaires (fig.

354

). Les insectes collectés dans plusieurs de ces sites, localisés sur l'île de Jersey et sur la péninsule du figure 354 -Carte de localisation des sites. Figure 354 -Location map of the sites.

saint-pierre-lès-elbeuf (seine-maritime): quand un fossile nous livre ses secrets. michel martineZ

	Cette hypothèse a été confirmée par les datations effectuées par la
	méthode IRSL sur feldspath sur la paléoplage d'Écalgrain qui date
	de la fin du stade 7 (190 ±19 ka) et sur le loess intercalaire qui se
	rapporte au stade 6 (140 ± 14 ka) (Cliquet et al. 2009).
	Diptères, Hyménoptères, Hémiptères,…) appartient cette espèce
	fossile ? La taille de son thorax (environ 2 mm) et sa sclérification,
	puis la conformation des pattes permettent d'exclure la plupart
	des ordres (
	L'analyse d'un fragment (2mm) d'insectes (fig. 358) surtout lors-
	qu'il s'agit d'un fossile unique et, de plus, extrêmement fragile,
	s'apparente à une véritable enquête, difficile mais passionnante,
	où chaque étape franchie, nous apporte un (ou des) élément nou-
	veau.
	L'objectif est d'aller le plus loin possible dans la pyramide (tab.
	25) de la classification zoologique. Lorsqu'on est à la base de la
	pyramide, le degré de ressemblance entre les groupes concernés
	diminue (exemple: dans le phylum des arthropodes on rencon-
	tre aussi bien les crabes, les araignées, les insectes et les mille
	pattes qui, bien que rangés dans ce groupe, ne se ressemblent
	pas vraiment entre eux) à l'opposé, lorsque l'on remonte vers le
	sommet de la pyramide cette notion de ressemblance augmente
	de sorte que les genres et les espèces présentent une grande res-
	semblance, à tel point que pour les séparer on a souvent recours
	à l'examen des organes génitaux (mâle ou femelle).
	La première étape, certes assez facile, avec le fragment dont
	nous disposions, était de l'attribuer à un groupe ou une classe
	zoologique, en l'occurrence à un insecte. Le thorax quasi com-
	plet en dessus et la présence de 3 paires de pattes (ou parties
	d'entre-elles, car parfois seule la cavité coxale est visible), per-
	mirent aisément de franchir cette étape. Toutefois dire que ce
	fossile est celui d'un insecte n'est pas suffisant et nous prive de
	nombreux éléments sur son identité et sur son mode de vie.
	En effet les insectes sont représentés en France par un peu plus
	de 39 000 espèces qui se répartissent dans 27 ordres. Mais à quel
	ordre, parmi les 27 connus de France (Coléoptères, Lépidoptères,

and view of organic levels at the bottom of the Écalgrain sequence (© J.-P. Coutard). Odonates, Ephémères, Dermaptères, Thysanoptères, Plecoptères, Siphonaptères, Trichoptères,…) pour n'en retenir que deux : ceux des Diptères et des Hyménoptères.

Ces étapes passées il fallait impérativement aller plus loin car ces 2 derniers ordres représentent, à eux seuls, en France, environ 17 400 espèces dont les biologies, les moeurs et les habitats sont extrêmement diversifiés selon les familles, les genres et les espèces. Cependant, une fois l'ordre trouvé, d'autres étapes (famille, genre et si possible espèce (tab. 25) restaient à franchir.

En tant que Diptèriste je fus donc consulté pour donner mon avis sur ce précieux fossile. De toute évidence l'appartenance de celui-ci à un diptère fut immédiatement affirmée, excluant par la même, l'hypothèse qu'il aurait pu s'agir d'un Hyménoptère. Toutefois l'ordre des Diptères comprend en France pas moins de 123 familles et environ 8 800 espèces. Cependant l'examen du thorax (sur photo), en vue dorsale, montre deux caractères essentiels qui n'échappent pas à un entomologiste et qui plus est à un diptériste. Tout d'abord le thorax est fortement bleuté/ métallisé/brillant et le scutellum possède 5 épines marginales (2).

et le Cotentin les gisements du dernier cycle glaciaire -intergla- ciaire: eemien -weichselien

	Règne	Animalia
	Sous-Règne	Eumetazoa
	Phylum	Arthropoda
	Sous-Phylum	Hexapoda
	Classe	Insecta
	Sous classe	Pterygota
	Division	Holometabola
	Super-ordre	Mecopteroidea
	Ordre	Diptera
	Sous-ordre	Cyclorrhapha
	Super-famille Muscoidea
	Famille	Muscidae
	Sous-famille	Muscinae
	Tribu	Muscini
	Genre	Musca Linnaeus, 1758
	Sous-genre	Musca Zanthiev, 1967
	Espèce	domestica Linnaeus, 1758

Sous-espèces

Musca domestica domestica Linnaeus, 1758

Musca domestica calleva Walker, 1849

Musca domestica curviforceps Sacca & Rivosecchi, 1957 Jersey

  De cette étude il a été possible de déduire que ce reste fossile est celui d'une femelle de Beris ! Cette donnée fut importante pour poursuivre nos investigations, car dans le genre Beris il y a des différences, morphologiques et chromatiques, notables entre mâle et femelle. C'est à nouveau par le recours aux collections de références et en s'aidant de la littérature la plus précise possible que nous avons pu éliminer 8 des 9 espèces européennes pour n'en retenir qu'une: Beris fuscipes Meigen 1820. Cela nous amène à la conclusion qu'il est probable (mais non certain) que ce fossile soit celui d'une femelle de Beris fuscipes. Il faut toutefois noter que le thorax de ce fossile est nettement plus bleuté métallique que celui des espèces connues actuellement en Europe et en France, dont le thorax est verdâtre métallique. Il est possible que, vu son âge et les conditions de conservation, la coloration en a été physiquement modifiée.On ne connaît pas précisément la biologie de Beris fuscipes mais d'une façon générale les Beris vivent dans les lieux humides ou ombragés riches en végétation, les larves sont parfois semi aquatiques ou vivent au milieu des feuilles mortes et se nourrissent de végétaux décomposés.

  'unité f-1 ne comprend que quelques Coléoptères aquatiques liés aux eaux calmes, comme Hydrobius fuscipes ou Helophorus aquaticus, et des espèces terrestres eurytopes comme Pterostichus nigrita. Cryptorhynchus lapathi est un saproxylophage qui suggère que des saules ou des bouleaux étaient présents (fig.360).

1980; D.A.O. B. Fauq, MC).

Figure 360 -Occurrences of Coleoptera collected in the organic levels of the Fliquet site (by Coope et al. 1980; D.A.O. B. Fauq, MC). LEn revanche l'unité f-2 contient peu d'espèces aquatiques, mais contient en revanche 5 espèces de Coléoptères actuellement éteintes dans les îles britanniques, plusieurs d'entre elles étant même repoussées vers les plus hautes latitudes des régions circumpolaires, comme Diacheila arctica, Helophorus sibiricus, Pycnoglypta lurida, Boreaphilus henningianus, B. nordenskioeldi. La catégorie des Coléoptères phytophages comprend Notaris aethiops, un charançon associé aux Cypéracées, et divers taxons polyphages.

Cette séquence d'assemblages entomologiques reflèterait selon

[START_REF] Coope | The palaeoecology and age of peat at Fliquet Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF]

une période de rapide détérioration climatique, accompagnée probablement par un abaissement du niveau de la mer, puisque parmi les Coléoptères identifiés figurent deux espèces d'Otiorhynchus, insectes lourds et aptères dont la présence sur l'île de Jersey s'explique mieux par une colonisation volontaire "à pied" depuis le continent que par un apport accidentel. Cette interprétation n'est recevable que dans l'hypothèse d'un abaissement du niveau marin de l'ordre de 15 m par rapport à l'Actuel. Pour

Coope et al.

  Occurrences des Coléoptères collectés dans les niveaux organiques du site de Saint Aubin (d'après[START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF] D.A.O. B. Fauq, MC). Figure361-Occurrences of Coleoptera collected in the organic levels of the Saint-Aubin's Bay(by[START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF] D.A.O. B. Fauq, MC). et il est possible que ces faunes typiques de milieux très froids, comparables à une toundra arctique, se soient déposées à peu près lors de la même période de refroidissement rapide.

			DYTISCIDAE					BYRRHIDAE	CHRYSOMELIDAE
		CARABIDAE	HYDROPHILIDAE	STAPHYLINIDAE		SCARABAEIDAE	CURCULIONIDAE
	L o r ic e r a p il ic o r n is ( F ) P a t r o b u s a s s im il is c h a u d P a t r o b u s s e p t e n t r io n is ( D e j) P t e r o s t ic h u s d il ig e n s ( S t u r m ) A g o n u m e x a r a t u m M n h A m a r a s p . H y d r o p o r u s s p . A g a b u s b ip u s t u la t u s ( L ) H e lo p h o r u s a e q u a li s T h o m t y p e H e lo p h o r u s s p . P y c n o g ly p t a lu r id a G y ll . O lo p h r u m f u s c u m ( G r a y ) A r p e d iu m b r a c h y p t e r u m ( G r a y ) t y p e L e s t e v a lo n g e ly t r a t a G o e z e B o r e a p h il u s h e n n in g ia n u s S a h lb . P la t y s t e t h u s n it e n s S a h lb . S t e n u s s p p . P h il o n t h u s s p . S t a p h y li n u s s p . Q u e d iu s s p . T a c h in u s s p . G y m n u s a v a r ie g a t a K ie s . A le o c h a r in a e g e n . e t s p . in d e t A p h o d iu s s p . S im p lo c a r ia m e t a ll ic a S t u r m . D o n a c ia s p . o u P la t e u m a r is s p . O t io N o t a r is a e t h io r h y n c h u s r u g if r o n s ( G y ll .) p s ( F )
	supérieur
	inférieur
		3	6	2	5	2	7	3
	Nombre d'individus
	Figure 361 -Stade 5	taille en mm		Site		Climat tempéré	Végétaux
	Hydrobius fuscipes	6-8 mm Fliquet Bay F1
	Stade 5	taille en mm		Site		Climat froid		Végétaux
	Diacheila arctica	7-9 mm Fliquet Bay F2		ripicole, bord des eaux stagnantes, toundra
	Helophorus sibiricus	4,7-5,8 mm Fliquet Bay F2		aquatique, eaux calmes
	Pycnoglypta lurida	2,5-3 mm	Fliquet Bay F2 /St Aubin's Bay / Omonville-la-Rogue	débris végétaux, lieux humides

analysée par

[START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF]

. Les deux assemblages de Coléoptères extraits de cette séquence évoquent fort ceux de Fliquet par la bonne représentation des éléments boréaux et boréoalpins: sur un total de 28 taxons identifiés, quatre sont aujourd'hui éteints dans les îles britanniques (Agonum exaratum, Pycnoglypta lurida, Boreaphilus henningianus et Simplocaria metallica), et quatre autres n'atteignent que l'extrême nord des îles britanniques (Patrobus septentrionis, Arpedium brachypterum, Olophrum fuscum et Notaris aethiops) (fig.

361

). Agonum exaratum est une espèce circumpolaire qui peuple les hautes latitudes de la Russie arctique à l'Alaska, sa présence évoque des conditions climatiques très rudes avec des températures moyennes estivales inférieurs ou égales à 10°C

[START_REF] Coope | The flora and fauna of Late Pleistocene deposits in St Aubin's Bay, Jersey, Channel Islands[END_REF]

. L'interprétation paléoenvironnementale des assemblages de Saint Aubin est donc très proche de celle de Fli-quet Au Rozel, sur la côte ouest du Nord-Cotentin, des vestiges de charançons (Otiorynchus singularis) ont été mis au jour dans la dune weichselienne (fig.

362 à 364

). Ces sables conservent plusieurs niveaux d'occupations anthropiques datés autour de 80 ka liés à des activités de boucherie

[START_REF] Cliquet | Le site paléolithique moyen du « Pou » au Rozel (Manche) : des aires de travaux spécialisés et des habitats vieux d'environ 80 000 ans. Un premier bilan[END_REF][START_REF] Vliet-Lanoë | L'abri sous-roche du Rozel (France, Manche) : un habitat de la phase récente du Paléolithique moyen dans son contexte géomorphologique[END_REF]

.

À Omonville-la-Rogue, côte nord de la Hague, un assemblage très réduit puisque limité à 7 taxons de Coléoptères a pu être identifié. Il s'agit essentiellement d'espèces aquatiques, l'une Figure 362 -Le Rozel: coupe synthétique des dépôts sédimentaires et des niveaux anthropiques, dont certains ont livré des insectes (d'après Van Vliet-Lanoë et al. 2006, modifié).

Figure

362

-Le Rozel: synthetic section of sedimentary deposits and anthropogenic levels, some of which have yielded insects

(after Van Vliet-Lanoë et al. 2006, modified)

.

d'entre elles au moins (Ochthebius marinus) étant associée aux eaux salées, elle affectionne en particulier aujourd'hui les marais salants. En revanche, une espèce terrestre comme Pycnoglypta lurida est plus significative sur le plan climatique car sa distribution est limitée aux régions froides du nord de l'Europe. L'autre staphylin présent, Olophrum fuscum, est bien moins nordique, même si en France il est absent des régions méditerranéennes, il est en revanche typique des tourbières froides de plaine. aquatique, eaux calmes Helophorus aquaticus 4-5,5 mm Fliquet Bay F1 aquatique, eaux calmes Pterostichus nigrita 8,8-12,8 mm Fliquet Bay F1 terrestre eurytope, lieux humides Cryptorhynchus lapathi 5-8 mm Fliquet Bay F1 xylophage bois mort saules, bouleaux Ochthebius marinus 1,8-2,1 mm Omonville-la-Rogue aquatique, eaux calmes et salées Otiorhynchus singularis 6-7,9 mm Le Rozel phytophage eurytope surtout sur les conifères

les gisements de l'avant dernier cycle glaciaire -in- terglaciaire: la fin du Saalien

	matique. Il se dégage de ce petit assemblage d'une douzaine de
	taxons une impression de climat plutôt tempéré et océanique,
	avec au moins une espèce ouest-européenne comme Trechus

(tab. 27)

Les sites continentaux du littoral normand se concentrent aux abords du Cap de la Hague. Seuls les sites Écalgrain, Herquemoulin et Petit-Beaumont ont fourni des assemblages de Coléoptères identifiables

[START_REF] Coope | The flora and fauna of late Pleistocene deposits on the Cotentin Peninsula, Normandy[END_REF]

) (fig.

368

).

Le site "A" d'Écalgrain a fourni un assemblage plus riche mais qui ne contient pas d'espèces très informatives sur le plan cli-fulvus. Les autres taxons sont aquatiques ou ripicoles, associés aux accumulations de débris végétaux humides. L'abondance particulière de Cercyon depressus est toutefois à souligner, car il s'agit aussi d'une espèce liée aux accumulations de débris végétaux, mais toujours limitée au littoral maritime. L'échantillon a d'ailleurs aussi fourni un assemblage de macrorestes végétaux contenant de très nombreux fragments d'algues (fucus), ce qui

une succession holocène de Coléop- tères fossiles de la boucle d'anneville

  rencontré dans les sédiments quaternaires déposés sous conditions climatiques extrêmes. Il s'agit en effet d'un Coléoptère très sténotope, dont le cycle biologique ne peut s'accomplir qu'en présence de neiges fondantes puisque sa larve se développe dans la frange de boue imbibée d'eau glacée qui entoure les névés au printemps et en été. Cet insecte est un élément boréo-alpin répandu depuis le nord de la Scandinavie, où il atteint le niveau de la mer, jusqu'aux sommets du sud de l'Europe où il se cantonne aux altitudes les plus élevées (toujours au dessus de 2000 m d'altitude). Il indique des températures moyennes estivales ne dépassant pas les 10°C, dans un contexte environnemental complètement ouvert, comparable à une toundra arctique ou à une pelouse alpine. Plusieurs autres espèces sont également indicatrices de conditions climatiques extrêmement rudes, comme Diacheila arctica, Agonum exaratum et Boreaphilus nordenskioeldi, Coléoptères à distribution circumpolaire restreinte aux très hautes latitudes. L'assemblage de Petit-Beaumont contient aussi quelques espèces phytophages qui apportent quelques indications sur la végétation locale: Notaris aethiops recherche surtout les Cypéracées, Cryptorhynchus lapathi est un saproxylophage qui creuse ses galeries dans le bois de Salix (saule) ou de Betula (bouleau). La faune de petits staphylins associés aux accumulations de débris végétaux est assez riche en espèces et en individus: Olophrum fuscum, Arpedium brachypterum et Pycnoglypta lurida abondent. L'environnement qu'évoque ainsi ce petit assemblage est clairement comparable à un marécage ou à une tourbière, dans un milieu complètement ouvert de type toundra, mais où subsistaient quelques ligneux, probablement des saules ou des bouleaux.Les assemblages de Coléoptères d'Anneville sont relativement stables au cours de cette période, mais on note cependant une représentation bien moindre des taxons forestiers dans la moitié supérieure de la séquence (fig.373). La reconstruction des habitats aquatiques à partir des Coléoptères Dytiscidae, Hydraenidae et Hydrophilidae suggère des milieux d'eau calme à riche végétation de type lac, étang, zone calme de grand cours d'eau, bras mort de rivière.

		Une séquence sédimentaire tirée d'un méandre de la Seine, la bou-
		cle d'Anneville en aval de Rouen, a fourni des assemblages de
		Coléoptères datés approximativement de 6 200 BP à 2 600 BP,
		soit de la fin de l'Atlantique au début du Subatlantique, selon la
		chronozonation pollinique traditionnelle (fig. 371 & 372). Les 36
		échantillons analysés ont permis d'identifier 163 taxons, dominés
		par des Coléoptères aquatiques et des Coléoptères hygrophiles.
		Cette richesse remarquable des assemblages holocènes de Co-
		léoptères d'Anneville dont beaucoup apportent des indications
		originales sur la nature du cours d'eau, le type de substrat, la
		végétation locale, le climat, l'action humaine, est une bonne op-
		portunité pour illustrer la diversité des informations paléoenvi-
		ronnementales et paléoclimatiques qu'il est possible de tirer des
		insectes fossiles.
		Caudebec
			Duclair
	pour conclure sur le pléistocène …			ROUEN
		Anneville
	La majorité des sites de Jersey et du Cotentin, en particulier	Forêt de
	Fliquet, Saint Aubin, Herquemoulin et Petit-Beaumont, est	Brotonne
	donc caractérisée par des assemblages de Coléoptères dont		Yville
	beaucoup sont complètement étrangers à la faune tempérée
	présente actuellement en Normandie. Il s'agit d'espèces essen-			Oissel
	tiellement adaptées à des climats très rudes, souvent cantonnées		Cléon
	aux hautes latitudes et aux hautes altitudes, et qui traduisent un environnement comparable à une toundra arctique, presque		Elbeuf	Forêt de Bord	Poses
	complètement dépourvu d'arbres, marqué par des températures		Saint-Pierre-lès-Elbeuf
	moyennes estivales inférieures ou égales à 10°C.
		0	10km		Muids
	Si les datations radiocarbone directes anciennes sur ces sites ne
	sont pas concluantes du fait qu'il s'agit incontestablement de
	séquences sédimentaires déposées au-delà de la limite de vali-
	dité des dates C14, les datations radionumériques IRSL récentes
	sont plus cohérentes.	Une faune très variée de Coléoptères phytophages, c'est-à-dire
		essentiellement de chrysomèles et de charançons dont beaucoup
	L'ensemble des données entomologiques, botaniques, géologi-	d'espèces oligophages associées à des plantes hôtes particulières
	ques et géomorphologiques avait conduit Coope et al. (1986)	(fig. 373), indique que la riche végétation hygrophile devaient être
	à envisager pour ces assemblages une période de dépôt vrai-	dominée par des hélophytes comme Glyceria, Scirpus, Carex, Spar-
	semblablement à la transition entre l'interglaciaire eemien et le	ganium, Typha, de grandes Ombellifères comme Oenanthe phellan-
	début de la glaciation weichselienne, dans un contexte de refroi-
	dissement climatique rapide et d'abaissement marqué du niveau
	moyen de la mer. Fort des nouveaux éléments acquis, il semble-
	rait que les deux gisements jersiais de Fliquet et de Saint-Aubin
	se rapportent au début du dernier glaciaire weichselien, alors
	que les trois gisements cotentinais, Écalgrain, Herquemoulin et
	Petit-Beaumont, s'inscrivent, quant à eux, dans la pénultième
	glaciation, le Saalien.

Le site de Petit-Beaumont a livré un assemblage de Coléoptères à diversité assez limitée, mais parfois représentés par de nombreux individus. La présence de beaucoup d'espèces très "cryophile" est à souligner, avec en particulier Helophorus glacialis, classique-ment épilogue: drium, Cicuta virosa, Sium latifolium. Iris pseudacorus et Equisetum arvense étaient certainement présents aussi. L'eau devait être recouverte par endroits de Lemna (lentilles d'eau), petite plante aquatique flottante dont les frondes vertes et circulaires finissent par recouvrir complètement la surface des eaux les plus eutrophisées (fig.

374

).

Parmi les non phytophages, de très nombreux taxons de carabiques et de staphylins prédateurs sont associés aux lieux humides

Ainsi, la base de la séquence des sites d'Écalgrain, de Herquemoulin et de Petit-Beaumont est datée du saalien (fig.356).

épines), il n'existe en France qu'une seule famille, celle des Stratiomyidae, dont quelques genres et espèces réunissent

ces 3 caractères (taille, coloration métallique et

plus de 4 épines scutellaires).Sur ces trois sites, les prélèvements ont été effectués dans des couches de tourbe ou de boues organiques témoignant de l'établissement de marais littoraux et situées stratigraphiquement entre les restes de plages marines et des apports continentaux de versant liés à un contexte périglaciaire actif. (fig.357).L'approche pluridisciplinaire adoptée par les auteurs anglais a permis d'intégrer aux données paléoentomologiques les résultats issus des analyses paléobotaniques, géomorphologiques et stratigraphiques. Ces travaux révèlent une détérioration climatique progressive associée à une régression marine, dans un contexte paléoenvironnemental comparable au passage d'un paysage à forêt mixte sous climat frais à tempéré, à un paysage ouvert évoluant progressivement en une toundra arctique.En Normandie, les assemblages de Coléoptères fossiles les plus diversifiés ont cependant été fournis par une séquence holocène extraite de la boucle d'Anneville dans la vallée de la Seine(Ponel, non publié). Bien que située en dehors du cadre chronologique de cette synthèse, cette séquence présente un grand intérêt par la diversité de la faune de Coléoptères qu'elle recèle et la variété des informations paléoécologiques qu'il est possible d'en tirer, et illustre donc bien les potentialités considérables de la paléoentomologie en matière de reconstructions environnementales et climatiques. Enfin, il faut citer pour mémoire les travaux archéoentomologi-ques menés à Touffreville[START_REF] Ponel | La Tène and Gallo-Roman natural environments and human impact at the Touffréville rural settlement, reconstructed from Coleoptera and plant macroremains (Calvados, France)[END_REF] et qui portent sur la période de La Tène et la période gallo-romaine.saint-pierre-lès-elbeufÀ Saint-Pierre-lès-Elbeuf dans la vallée de la Seine, quatre loess anciens se superposent, avec quatre sols interglaciaires intercalés: Elbeuf I (Eemien), Elbeuf II, Elbeuf III et Elbeuf IV. Le sol le plus ancien (Elbeuf IV) est fossilisé localement par une couche de sables blancs alluviaux et par un tuf calcaire intégrant une association malacologique interglaciaire à Lyrodiscus, maintenant considéré comme marqueur biostratigraphique du stade isotopique 11. L'âge du complexe Elbeuf IV, sables et tuf (environ 400 ka) est en accord avec la stratigraphie, les nouvelles datations OSL et les études malacologiques[START_REF] Lautridou | Données nouvelles sur les microfaunes malacologiques et sur les rongeurs du Pléistocène continental de la Basse-Seine[END_REF][START_REF] Rousseau | West-European terrestrial molluscs assemblages of isotopic stage 11 (middle Pleistocene): climatic implications[END_REF]) & N. Limondin-Lozouet: inCliquet et al. 2009).Comme le souligne N. Limondin-Lozouet, " les assemblages malacologiques de Saint-Pierre-lès-Elbeuf sont représentatifs des biotopes forestiers qui se sont développés sur le tuf, très probablement en position de berge, et ont pu occasionnellement être touchés par les inondations de la rivière " (Limondin-Lozouet: inCliquet et al. 2009).


Bekir Çakıroğlu
email: bekircakiroglu@sakarya.edu.tr

Naiba Jabiyeva

Michael Holzinger
email: michael.holzinger@univ-grenoble-alpes.fr

Photosystem II as a chemiluminescence-induced photosensitizer for photoelectrochemical biofuel cell-type biosensing system

Keywords: Photosystem II, Osmium complex, Porous carbonaceous material, Photoelectrochemical biofuel cell, Luminol

come

Photosystem II as a chemiluminescence-induced photosensitizer for photoelectrochemical biofuel cell-type biosensing system

INTRODUCTION

Photoelectrochemical biofuel cells (PBFCs) include light-assisted bioelectrocatalysis with energy conversion of light and chemical energy to electricity. Its principle combines the aspects of enzymatic BFCs and solar cells [START_REF] Zhang | High performance ethanol/air biofuel cells with both the visible-light driven anode and cathode[END_REF]. A sub-category of Photoelectrochemical (PEC) biosensing systems can operate under a "self-produced" illumination mode and are scarce in the literature. However, in these systems, the sensitivity and selectivity can be enhanced compared to ordinary PEC biosensing systems since the photoresponse is proportional to the chemiluminescence power intensities, and in turn, released H 2 O 2 concentration after GOx-catalyzed glucose oxidation [START_REF] Golub | Photoelectrochemical biosensors without external irradiation: Probing enzyme activities and DNA sensing using Hemin/G-quadruplex-stimulated chemiluminescence resonance energy transfer (CRET) generation of photocurrents[END_REF].

PSII is a multi-subunit redox enzyme and catalyzes solar-driven water oxidation during photosynthesis [START_REF] Dilbeck | Perturbing the Water Cavity Surrounding the Manganese Cluster by Mutating the Residue D1-Valine 185 Has a Strong Effect on the Water Oxidation Mechanism of Photosystem II[END_REF]. Nowadays, there is substantial interest in integrating photosynthetic enzymes such as PSII onto electrodes to assemble futuristic photovoltaic devices, and the photoresponses were boosted with increasing visible light intensities in these ensembles [START_REF] Badura | Photo-induced electron transfer between photosystem 2 via cross-linked redox hydrogels[END_REF][START_REF] Fang | Structure-Activity Relationships of Hierarchical Three-Dimensional Electrodes with Photosystem II for Semiartificial Photosynthesis[END_REF][START_REF] Hasan | Photoelectrochemical communication between thylakoid membranes and gold electrodes through different quinone derivatives[END_REF][START_REF] Zhang | Advancing photosystem II photoelectrochemistry for semiartificial photosynthesis[END_REF]. The immobilization of single monolayer PSII results in limited photocatalytic activity.

The photocurrents are generated from the enzymes within a few micrometers of thickness, and the remaining enzymes in the outer layers do not contribute to the photoresponse [START_REF] Riedel | Light as Trigger for Biocatalysis: Photonic Wiring of Flavin Adenine Dinucleotide-Dependent Glucose Dehydrogenase to Quantum Dot-Sensitized Inverse Opal TiO2 Architectures via Redox Polymers[END_REF]. This problem has been overcome by entrapping PSII in a redox polymer matrix, which increased the immobilized PSII due to the large surface area and enhanced the electron transfer [START_REF] Kato | Protein film photoelectrochemistry of the water oxidation enzyme photosystem II[END_REF][START_REF] Sokol | Rational wiring of photosystem II to hierarchical indium tin oxide electrodes using redox polymers[END_REF][START_REF] Yehezkeli | Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells[END_REF]. As far to our knowledge, PSII has been utilized only herbicide detection in the biosensor area by detecting PSII inhibition [START_REF] Wang | Reassessing the rationale behind herbicide biosensors: The case of a photosystem II/redox polymer-based bioelectrode[END_REF]. Using PSII as a sensitizer in PEC biosensors can expand its application area and contribute to sustainable development of green chemistry.

The refraction angles and wavelengths of the light coming into the atmosphere make the sky blue. Thus, it is quite plausible that PSII has evolved to absorb a stronger blue wavelength range relative to other parts of the light spectrum [START_REF] Tarakanov | Effects of Light Spectral Quality on Photosynthetic Activity, Biomass Production, and Carbon Isotope Fractionation in Lettuce, Lactuca sativa L., Plants. Plants 11[END_REF]. Most studies have focused on the excitation of the red sideband of PSII in PEC systems. However, Willner's research group has found that the photocurrent generation at the blue-side absorption band of PSII (Soret or B-band, 420-440 nm) is three-fold higher than the value at the red-side absorption band (Q-band, ~675 nm) at Au/poly(mercapto-p-benzoquinone)/PSII photobioanode, implying that the excitation of Soret band is clearly more rational for PEC systems [START_REF] Kato | Protein film photoelectrochemistry of the water oxidation enzyme photosystem II[END_REF][START_REF] Yehezkeli | Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells[END_REF]. Rao et al. have immobilized PSII extracted from spinach onto ruthenium complex-sensitized TiO 2 -covered electrodes and illuminated them with a 420 nm filter inserted light source (35 mW cm -2 ), which can excite the blue-side band. The incident photon-to-current efficiency (IPCE) was 12%, with photocurrents up to 35 µA cm -2 , reporting one of the highest IPCE for PSII [START_REF] Gratzel | Photoelectrochemical Responses of Photo-System Ii Particles Immobilized on Dye-Derivatized[END_REF]. However, upon illumination under a light source with longer wavelengths (˃670 nm), which can only excite the red-side band, IPCEs were lower than 0.3%, according to the literature [START_REF] Kato | Protein film photoelectrochemistry of the water oxidation enzyme photosystem II[END_REF].

Therefore, the blue-side band harnessing of PSII can be more promising for increasing IPCE in futuristic PEC systems.

Redox polymers play a pivotal role in fabricating reagentless amperometric biosensors and PSII immobilized electrodes [START_REF] Heller | Electrochemical glucose sensors and their applications in diabetes management[END_REF][START_REF] Sokol | Rational wiring of photosystem II to hierarchical indium tin oxide electrodes using redox polymers[END_REF]. Redox polymers can shuttle electrons between the active site of the redox enzyme and the electrode surface through the hopping mechanism from one redox center to the next on the polymer backbone [START_REF] Riedel | Light as Trigger for Biocatalysis: Photonic Wiring of Flavin Adenine Dinucleotide-Dependent Glucose Dehydrogenase to Quantum Dot-Sensitized Inverse Opal TiO2 Architectures via Redox Polymers[END_REF]. Osmium complexes are widely used in redox polymers due to their favorable redox potential and photostability compared to ruthenium complexes [START_REF] Zammit | Chemiluminescence from osmium(ii) complexes with phenanthroline, diphosphine and diarsine ligands[END_REF].

Due to their high biocatalytic current generation rates resulting from their supercapacitor nature, advanced carbonaceous structures have been employed extensively in biofuel cells [START_REF] Chen | Concentration Effect on Quenching of Chlorophyll a Fluorescence by All-Trans-β-Carotene in Photosynthesis[END_REF][START_REF] Gross | Buckypaper bioelectrodes: Emerging materials for implantable and wearable biofuel cells[END_REF].

EXPERIMENTAL SECTION

Materials and Apparatus

GOx (50 KU g -1 solid) from Aspergillus niger and Bilirubin oxidase (BOx, 15-65 units mg -1 protein) from Myrothecium verrucaria (Mv) were obtained from Sigma-Aldrich (UK). ammonia solution, hydrofluoric acid, 98% sulfuric acid, 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 1-Vinylimidazole (≥99%), allylamine (≥99%), sodium dithionite, methanol and absolute ethanol were purchased from Sigma-Aldrich. Diethyl ether was purchased from Merck. Luminol was supplied from Fluka (Biochemika, Switzerland). MWCNTs (Ø = 6-13 nm, 2.5-20 μm length, >98 % carbon basis) were purchased from Sigma-Aldrich (MO, USA). All aqueous solutions were prepared with type I deionized water (DW) at 18 MΩ.cm (Veolia). High-purity oxygen and argon were purchased from Air Liquide (France).

Preparation of SiO 2 (silica) templates

Silica NPs were synthesized via the classical Stöber Method [START_REF] Han | Unraveling the growth mechanism of silica particles in the stöber method: In situ seeded growth model[END_REF]. Briefly, 1 mL of TEOS, 50 mL of ethanol, 1 mL of DW, and 5 mL of ammonia solution were magnetically stirred in a flask at 250 rpm and 25 o C in a water bath. After 6 h, SiO 2 NPs were purified by twice centrifugation at 10000 rpm for 20 min. The sedimented SiO 2 NPs were resuspended in ethanol (Figure S1A), and the suspension was evaporated in an oven at 70 o C to obtain templates (Figure S1B).

Preparation of macroporous carbonaceous material (MC)

The precursor of carbonaceous material contains 1.4 g of sucrose, 3.2 mL of DW, 14 mL of ethanol, and 40 µL of 98% sulfuric acid. The infiltration was carried under the vacuum by dropping carbon precursor solution onto the silica template at room temperature. The infiltration was repeated several times to fill the voids of the silica template. The sucrosesoaked templates were heated at 160 °C for 5 h in the air for the carbonization of sucrose catalyzed by sulfuric acid. Macroporous carbon (MC) was left behind by etching away silica templates with 4% HF solution overnight (Figures 1 A andB).

Extraction and purification of PSII from spinach

PSII was obtained with minor modifications according to the reported method [START_REF] Van Leeuwen | Rapid and simple isolation of pure photosystem II core and reaction center particles from spinach[END_REF]. Fresh and clean spinach leaves were ground in a blender in buffer A (20 mmol L - 1 MES, pH 6.0, 15 mmol L -1 NaC1, 5 mmol L -1 CaC1 2, and protease inhibitor benzamidine) at 4 °C. The mixture was filtrated through the cloth and centrifuged for 10 min at 10,000 g. The chloroplast pellet was resuspended in buffer A to a concentration of 2 mg Chlorophyll (Chl) mL -1 , and triton X-100 was added to a concentration of 25 mg/mg Chl. After 15 min of gentle stirring, the suspension was centrifuged for 25 min at 40,000 g. The thylakoids were resuspended in buffer A supplemented with 0.4 mol L -1 sucrose, and the starch was separated by centrifugation at 2,000 g for 5 min and then at 40,000 g for 25 min. PSII was extracted and purified by resuspending the thylakoids in buffer B (20 mmol L -1 MES, pH 6.0, 20 mmol L -1

MgCl 2 , 5 mmol L -1 CaC1 2 , 10 mmol L -1 MgSO 4 , 0.4 M sucrose and 0.6% n-Dodecyl β-Dmaltoside) to a concentration of 2 mg Chl ml -1 . The suspension was gently stirred at room temperature for 10 min and sedimented for 20 min at 40,000 g to remove any non-soluble content. The supernatant was loaded (15 mL min -1 ) onto a Q-Sepharose anion exchanger (Cytiva, 1 g Q-Sepharose per 1 mg Chl), and prewashed with buffer B, to purify PSII completely. The column was eluted with buffer B till the eluate turned into colorless aliquots at a flow rate of 0.5 column volume/min. PSII was removed from Q-Sepharose by stepwise increasing MgSO 4 concentration to 75 mmol L -1 (Figure S2A). PSII aliquots were concentrated at 2 mg Chl mL -1 using a 30,000 MWCO polysulfone centrifugal filter (Millipore) (Figure S2B) and stored at -77 o C before use. The extraction procedure was conducted on ice or at 4 °C by avoiding ambient illumination.

Synthesis of osmium complex

Firstly, Os(bpy) 2 Cl 2 was synthesized following the previous study [START_REF] Habermüller | An Oxygen-Insensitive Reagentless Glucose Biosensor Based on Osmium-Complex Modified Polypyrrole[END_REF].

Briefly, 2.2 mmol 2,2'-bipyridyl and 1mmol K 2 OsCl 6 were mixed in 20 mL DMF and refluxed for 1 hour under stirring. Then the precipitated KCl was removed, and the mixture was transferred to the flask. 250 mL diethyl ether was added dropwise under stirring. Then the intermediate product was dissolved in 10 mL DMF and 5 mL methanol, and 1 g sodium dithionite in 100 mL DW was added to the mixture while stirring and put in an ice bath. The product was filtered and washed with DW, methanol, and ethanol. Product mass: 0.68 g.

Synthesis of the polymer backbone and osmium polymer

Synthesis of the copolymer of vinylimidazole and allylamine was carried out according to the previous study [START_REF] Badura | Photo-induced electron transfer between photosystem 2 via cross-linked redox hydrogels[END_REF]. In a typical experiment, 0.2 mL allylamine and 3 mL vinylimidazole was left to copolymerize by stirring under argon at 70 o C after adding 240 mg 2,2'-azobis(isobutyronitrile) as a free radical initiator. After 2 hours, the residue was dissolved in 6 mL absolute ethanol and then transferred to 60 mL acetone drop by drop under stirring.

Finally, the product was washed with acetone and dried under vacuum. The copolymer contains 14.3% of allylamine and 85.7% of vinylimidazole, and the average molecular weight of the copolymer was calculated as 88.8 g mol -1 (product mass: 2.04 g). The osmium polymer was produced by the coordinative binding of Os(bpy) 2 Cl 2 to the polymer backbone, according to the literature [START_REF] Badura | Photo-induced electron transfer between photosystem 2 via cross-linked redox hydrogels[END_REF].

Preparation of PSII immobilized and osmium polymer sensitized MC coated photoanodes (GCE|MC|Os polymer|PSII)

The glassy carbon electrodes (GCEs) (Ø = 3 mm and 0.071 cm 2 ) were cleaned by polishing with a 1 µm diamond paste (Presi, France) and sonicated successively in DW, acetone, and ethanol. MC was affixed to GCEs using Loctite conductive carbon ink (the Netherlands).

Then, the modification solution was prepared by mixing 30 μL of 2 mg mL -1 thawed PSII in buffer B (20 mmol L -1 MES, pH 6.0, 20 mmol L -1 MgCl 2 , 5 mmol L -1 CaC1 2 , 10 mmol L -1

MgSO 4 , 0.4 mol L -1 sucrose and 0.6% n-Dodecyl β-D-maltoside), 10 μL of 5 mg mL -1 osmium complex polymer in DW and 4 μL PEGDGE. 16 μL of modification solution was drop-casted on the as-prepared carbonaceous surface. The modified GCEs were kept in the refrigerator at 4 °C for 24 h for cross-linking with PEGDGE and then rinsed with buffer to eliminate unbound content. Finally, nafion in methanol (0.5%) was deposited on the electrodes to preserve the surface, and the photobioanodes were stored at 4 °C when not in use.

Preparation of biocathodes

20 μL of a sonicated MWCNT dispersion in NMP (5 mg mL -1 ) were drop-casted on cleaned GCEs. The hemin was attached to MWCNT-coated GCEs by drop-casting 15 µL of hemin (0.3 mmol L -1 ) in DMF to orientate BOx. Finally, 20 μL of BOx solution in PBS pH:7 (5 mg mL -1 ) was drop-casted and left at 4 °C overnight. The electrodes were rinsed with PBS, and the intact biocathode was defined as BOx/hemin-MWCNT/GCE.

Characterization, electrochemical and photoelectrochemical studies

For the electrochemical and photoelectrochemical experiments conducted in a three-electrode configuration cell in aqueous solutions, a GCE was utilized as a working electrode (Ø = 3 mm), an Ag/AgCl saturated with sat. KCl was used as the reference electrode, and a Pt wire was introduced as a counter electrode. The electrochemical studies in organic solvents were The photobioanode was coupled to the biocathode to yield the respective PBFC by attaching the photobioanode to the counter and reference leads, and the biocathode to the working lead.

The electrodes were immersed in PBS (0.1 mol L -1 , pH=7.4). A vial was fixed in the cell, where chemiluminescence (CL) reactions were carried out to separate the alkaline buffer.

The chemiluminescence conditions were followed according to the literature with some modifications [START_REF] Golub | Photoelectrochemical biosensors without external irradiation: Probing enzyme activities and DNA sensing using Hemin/G-quadruplex-stimulated chemiluminescence resonance energy transfer (CRET) generation of photocurrents[END_REF]. The photo-electrode was placed in a 10 mL measurement cell containing 500 μL of 10 mmol L -1 pH = 7.4 HEPES buffer containing 20 mmol L -1 KNO 3 , 200 mmol L -1 NaNO 3, and 2 mg mL -1 GOx. Then, various concentrations of glucose were added. After 15 min, a 2.5 mL pH = 9.0 HEPES buffer containing 20 mmol L -1 KNO 3 , 200 mmol L -1 NaNO 3, and 1 μmol L -1 hemin was mixed with the buffer. Eventually, luminol was introduced into the solution with a final concentration of 0.57 mmol L -1 to start the chemiluminescence and in turn the photocurrent generation.

Also, the visible-light-induced PEC performance of the photosensitive entities on the electrodes was investigated. For this purpose, the photobioanode was placed in an electrochemical cell and illuminated with the aid of optical fiber. A UV and IR cutoff filter below 420 nm and above 630 nm was utilized in the light source, and the light power was 11.2 mW cm -2 .

RESULTS AND DISCUSSION

Characterization, Electrochemical, and Spectrophotometric Studies

The schematic illustration of CL-triggered BFC assembly is shown in Scheme 1A. In the photobioanode, the electrons are transferred from PSII to Osmium complex polymer and then to MC-modified GCE by producing photocurrents under CL (Scheme 1B). The electron transfer rate of redox polymer depends on the flexibility, swelling feature, amount of crosslinking of the backbone, the distance between the backbone and the redox mediator, and the formal potential of the redox complex. To rule out the slow transfer rates and inefficient PSII loading, we chose one of the best PSII immobilization procedures in the literature to study PEC performance of PSII under CL. The PSII from spinach was purified as an active dimeric subpopulation of PSII complexes with oxygen-evolving Mn 4 CaO 5 cluster by yielding an oxygen evolution activity of 2640 µmol molecular oxygen per 116 µg Chl within 5 minutes ((Figure 1C and E; Figure 2A andB). The microscope and FESEM image of MC exhibit a highly porous morphology (Figure 1A andB). Nafion was coated as the outer layer to prevent the leakage of immobilized entities. The transition metal complexes can be used as a mediator and photosensitizer in the same system, which makes them favorable for PEC systems [START_REF] Tarakanov | Effects of Light Spectral Quality on Photosynthetic Activity, Biomass Production, and Carbon Isotope Fractionation in Lettuce, Lactuca sativa L., Plants. Plants 11[END_REF]. In this study, Os complex was used for its versatile functions (Figure 1F).

The luminol CL bestows the PBFC with "cold light" utilization, which is not harmful to the enzymes like UV radiation and does not cause enzyme denaturation like IR radiation. The thin layer chromatogram of PSII exhibits red fluorescence under UV light, typical of porphyrin rings in PSII (Figure 1D).

In the UV-visible spectrum in DMF (Figure 3A), the intense band at 297 nm can be attributed to the ligand-to-ligand charge transfer (LLCT, π-π* transition) of Os polypyridyl complexes.

Os (bpy) 2 Cl 2 displayed the metal-centered (MC) transition at 385 nm and metal-to-ligandcharge transfer transitions (MLCT) at 470 nm, 560 nm [START_REF] Wehlin | Photophysical characterization of new osmium (II) photocatalysts for hydrohalic acid splitting[END_REF]. Upon the excitation at 470 nm, the Os complex displayed emissions bands at 503 and 545 nm implying small Stokes shifts arising from the 3 MLCT excited state (Figure 3B). The photocurrent generation is linearly proportional to the absorption intensity of PSII around two absorption bands centered at 425 nm and 675 nm (Figure 3C) [START_REF] Kato | Protein film photoelectrochemistry of the water oxidation enzyme photosystem II[END_REF][START_REF] Yehezkeli | Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells[END_REF].

The former is the Soret or B-band, and the latter is termed the Q-bands of porphyrins in PSII.

The Q-bands originate from the transition from the ground state to the first excited state. The Soret absorption stems from the electron transition from the ground state to the second excited state, which makes this band lie in the blue region [START_REF] Senge | Chlorophylls, Symmetry, Chirality, and Photosynthesis[END_REF].

The luminol CL emission spectrum reveals a sharp band centered at 425 nm (Figure 3C). It can be a potential candidate for PSII excitation since the emission spectrum nearly overlaps with the main absorption band of PSII. Therefore, PSII can be used as a sensitizer for the CLtriggered PEC systems and can lead to unprecedented photon-to-current efficiency for PSII.

In Figure 3D, the Raman spectrum of MC revealed the G band at 1587 cm -1 corresponding to the E 2 g phonon of sp 2 C atoms and the D band at 1357 cm -1 , which is attributed to A 1 g breathing mode of κ-point phonons. The D band stems from defects such as grain boundaries, vacancies, and amorphous carbon species (Id/Ig =1.00). The broad band centered at 2754 cm -1 is the combination of 2D and (D+G) bands, indicating the graphitization with some defects.

Slow-scan cyclic voltammograms (CV) were obtained to elucidate the electrochemical features of Os (bpy) 2 Cl 2 in DMF (Figure 4A). In the anodic part, the CV displays reversible oxidation at E ox 1/2 = 0.46 V, corresponding to the metal-centered Os(III)/Os(II) redox system. Three successive reversible peak systems at E red 1/2 = -1.75 V, -2.11 V, and -2.3 V vs. Ag/AgNO 3 correspond to the one-electron reduction of the bipyridine ligand [START_REF] Büldt | Photoredox Properties of Homoleptic d6 Metal Complexes with the Electron-Rich 4,4′,5,5′-Tetramethoxy-2,2′-bipyridine Ligand[END_REF][START_REF] Goff | Characterization of multi-walled carbon nanotube electrodes functionalized by electropolymerized tris(pyrrole-ether bipyridine) ruthenium (II)[END_REF].

The band gap energy (E g ), the highest occupied molecular orbital (HOMO), and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy levels were calculated using the following equations (Çakıroğlu et al., 2020): [START_REF])) and CL-triggered electron transfer with the energy levels of photoactive components (B)[END_REF] (2)

(3) E ox and E red are the onset potentials of oxidation and reduction, respectively. -4.8 eV is the Ag/AgNO 3 potential versus vacuum. HOMO and LUMO energy levels are found to be -5.6 eV and -2.92 eV, respectively. Also, the band gap energy was calculated as 2.68 eV (≈ 463 nm). The HOMO level of Os polymer is more negative than that of PSII, which implies a thermodynamic driving force for electron transfer from PSII. Also, the CV of the photobioanode demonstrated a redox curve with an E ox of 80 mV due to the Os(II/III) transitions. In the enzyme electrodes, osmium polypyridinyl complexes are suitable mediators and photosensitizers for PSII-catalyzed water oxidation due to their appropriate oxidizing potentials.

Furthermore, the CV was recorded in 0.1 M PBS at pH 7.4 to interrogate the accessibility of the Os complex (Figure 4B). Although the CV of MC-coated GCE revealed no redox curve, the CV of Os complex-coated GCE displayed a well-defined redox process for the oneelectron reduction of the bipyridine ligand. The E 1/2 value was calculated as 0.04 V vs.

Ag/AgCl with the peak-to-peak separation (ΔE P ) of 0.08 V. Narrow ΔE P implies fast electron transfer with high reversibility of the redox system, and Os complex polymer led to reduced diffusion issues, electron tunneling distance, and resistivity.

Photoinduced charge transfer

The photogenerated electron transportation was shown in Scheme 1B. The location of the photosensitive entities, which are Os complex and PSII, is of great importance to enhance the photogenerated charge carrier separation and transfer. Therefore, the appropriate position of the HOMO and LUMO levels of the Os complex with regard to the energy levels of PSII must be taken into consideration. Upon concurrent photoexcitation of both PSII and Os complex by chemiluminescence, the valence band (VB) electrons of PSII are excited to the conduction band (CB), creating electron holes in VB. Since the Soret band energy level (CB) of porphyrin within PSII is more positive than the LUMO energy level of the Os complex [START_REF] Chen | Concentration Effect on Quenching of Chlorophyll a Fluorescence by All-Trans-β-Carotene in Photosynthesis[END_REF][START_REF] Liang | Ultrafast Dynamics of meso-Tetraphenylmetalloporphyrins: The Role of Dark States[END_REF], the photogenerated electrons thermodynamically move to the Os complex polymer and then to the underlying MC, which serves as an electron trap for photoinduced electrons and migrate to the biocathode, where O 2 is reduced to H 2 O by BOx by producing electricity. Water oxidation continuously provides electrons for the holescavenging process at VB of PSII. Herein, MC is an electron collector and thus reduces the possibility of photogenerated electrons falling back to the hole called "recombination" by leading to efficient photogenerated charge separation. The distance between the energy levels of photosensitive entities is different enough to accomplish an efficient staircase shape photogenerated electron transfer, called the "Type II" mechanism.

Figure 4C shows the effect of the applied potential on the photocurrent generation under visible light in PBS. At potentials higher than 0 V vs. Ag/AgCl, the relay unit Os(II) undergoes two successive one-electron oxidations to form Os(III) acceptor state, which is prone to reduction to Os(II) by PSII (Figure 4C, curve a). Finally, the photogenerated charge convey is achieved by directly injecting the electrons from Os(II) to MC and GCE by turning to Os(III). Thus, the vectorial electron convey diminishes the back electron transfer and enhances the photocurrent generation [START_REF] Yehezkeli | Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells[END_REF]. However, at potentials lower than 0 V, the photocurrents sharply reduced since the relay units constantly remain in the reduced Os(II) state that does not accept the electrons from the PSII, and the photo-induced electrons end up annihilating by the electron-hole recombination. On the other hand, Os polymer-coated electrode without PSII yielded negative photocurrents at potentials lower than 0 V (Figure 4C, curve b), confirming that PSII immobilization rendered the electrode bioanode even for low potentials.

At 0 V vs. Ag/AgCl, a photocurrent of 707 nA cm 2 was observed at the photobioanode. Miyachi et al. combined PSII (from Thermosynechococcus elongatus) with trimethyl benzoquinone-modified Pt NPs and immobilized the mixture on gold electrodes. At 0.10 V vs.

Ag/AgCl (under 680 nm irradiation, P = 29 mW cm -2 ), the photocurrent was 15 nA cm -2 [START_REF] Miyachi | Photocurrent Generation of Reconstituted Photosystem II on a Self-Assembled Gold Film[END_REF]. Cai et al. used an ITO-PEI-rGO/PSII (from spinach) at 0.25 V vs. SCE and found a photocurrent of 37.2 nA cm -2 under light illumination (800 nm > λ >550 nm, P 680nm =10 mW cm -2 ) [START_REF] Cai | Co-assembly of photosystem II/reduced graphene oxide multilayered biohybrid films for enhanced photocurrent[END_REF]. Li et al. fabricated ITO/PPyBQ/PSII (from spinach) electrode, and at 0.25 V versus SCE, the photocurrent was found to be 360 nA cm -2 under light illumination (800 nm > λ >550 nm, P 680nm =10 mW cm -2 ) [START_REF] Li | Interfacial Assembly of Photosystem II with Conducting Polymer Films toward Enhanced Photo-Bioelectrochemical Cells[END_REF]. Kato et al. immobilized PSII (from T. elongatus) onto carboxylate-functionalized mesoporous ITO. At 0.5 V vs. NHE, the photocurrent was 430 nA cm -2 after the covalent binding of PSII, while a photocurrent of 280 nA cm -2 was found upon electrostatic orientation [START_REF] Kato | Covalent immobilization of oriented photosystem II on a nanostructured electrode for solar water oxidation[END_REF].

Yehezkeli et al. immobilized PSII (from Mastigocladus Laminsus) on poly-benzyl viologen redox polymer modified ITO electrode as a bi-layer assembly (PBV 2+ /PSII) 2 and observed a photocurrent of 500 nA cm 2 at 0 V vs. Ag/AgCl [START_REF] Yehezkeli | Photosystem i (PSI)/Photosystem II (PSII)-based photo-bioelectrochemical cells revealing directional generation of photocurrents[END_REF]. According to the literature, PSII activity and stability are directly related to biological resources. The redox polymers and mediators have also substantially facilitated the electron transfer from PSII to the electrode surface and led to boosted photocurrent generations compared to metal NPs and regular polymers. The highest photocurrent values for PSII were achieved in the semiconducting support materials such as mesoporous indium tin oxide and titanium dioxide or photosensitive matrix entities such as osmium complex modified redox polymers.

Especially mesoporous indium tin oxide yielded very satisfying photocurrents for PSII due in part to the porous architecture, which leads to abundant PSII immobilization [START_REF] Kato | Photoelectrochemical Water Oxidation with Photosystem II Integrated in a Mesoporous Indium-Tin Oxide Electrode[END_REF]. In this study, a good PEC performance was observed due to the supply of light energy with perfect emission spectrum for PSII, porous morphology of electron trapping carbon material, and PEC behavior of osmium polymer. Also, spinach is a cheap resource for PSII extraction compared to cyanobacteria, which request special cell growth conditions along with time-consuming procedures.

The open circuit potential (V OC ) of BFCs has been enhanced by fabricating biocathodes with high O 2 reduction potentials. BOx is an advantageous enzyme for reducing O 2 to H 2 O at the biocathodes due to its favorable biocatalytic activity and less liability to chloride ions at the physiological medium. In Figure 4D, the CVs of the biocathode revealed DET owing to the oriented immobilization of BOx. In the oxygen-saturated buffer, a steeper cathodic catalytic wave with an initial potential of 0.54 V vs. Ag/AgCl was observed. The experimental oxidation potential is consistent with the DET potential of oxygen reduction via one-protoncoupled one-electron transfer by BOx [START_REF] Lalaoui | Fully Oriented Bilirubin Oxidase on Porphyrin-Functionalized Carbon Nanotube Electrodes for Electrocatalytic Oxygen Reduction[END_REF]. The observed half-wave potential was 0.5 V vs. Ag/AgCl and close to the redox potential of the T1 copper center of BOD from Mv (0.43 V vs. SCE at pH 7) [START_REF] Lalaoui | Fully Oriented Bilirubin Oxidase on Porphyrin-Functionalized Carbon Nanotube Electrodes for Electrocatalytic Oxygen Reduction[END_REF] and thermodynamically reduce O 2 to H 2 O due to more positive potential of O 2 /H 2 O (0.572 V vs. SCE at pH 7.0) [START_REF] Gross | A High Power Buckypaper Biofuel Cell: Exploiting 1,10-Phenanthroline-5,6-dione with FAD-Dependent Dehydrogenase for Catalytically-Powerful Glucose Oxidation[END_REF]. Also, the intimate contact between BOx and MWCNTs led to a satisfying O 2 reduction current.

Biosensing performance of PBFC

The power studies of the PBFC assembly were carried out by placing the electrodes (the bioanode and the biocathode) in parallel with a short distance of 1.5 mm, which reduces the electrolyte resistance and current loss. The cell was covered with aluminum foil to keep the CL inside, and the membraneless H 2 O/O 2 PBFC was manufactured. The manufactured PBFC eliminates the need for additional electron donor species.

Figure 5A exhibits the OCP vs. glucose concentration graph. The OCPs increased with the increasing light power intensity and then leveled off. Previous reports also confirmed this phenomenon [START_REF] Seitkhan | A Multilayered Electron Extracting System for Efficient Perovskite Solar Cells[END_REF][START_REF] Xiao | Efficient device engineering for inverted non-fullerene organic solar cells with low energy loss †[END_REF]. The CL-triggered PBFC delivered an OCP of 0.531 V in 30 mmol L -1 glucose. The calibration curve was obtained from the linear part of the graph (Figure 5B), and the regression equation was found to be P (V) = 0,019 C glucose (mmol L -1 ) + 0,383 (R 2 = 0,994). The sensitivity was found to be 19 mV L mmol -1 cm -2 . The limit of detection (LOD) was calculated as 16.5 µmol L -1 based on 3x (standard deviation of 10 blank measurements/sensitivity), and the limit of quantification was found to be 55 µmol L -1 based on 10x (standard deviation of 10 blank measurements/sensitivity).

Five photobioanodes manufactured from the same batch revealed satisfying reproducibility with a relative standard deviation (RSD) of 3.3%, implying good reproducibility.

Ascorbic acid, uric acid, D-lactose, D-maltose, D-mannitol, and galactose can be found in the biological media as interfering substances during glucose detection. The addition of 0.5 mmol L -1 of each interfering substances to the 5 mmol L -1 glucose-containing buffer exhibited 5.4% reduction in OCP compared to the initial response (Figure S3), implying acceptable selectivity.

The storage stabilities of the electrodes were studied at a mild fixed potential of 0.2 V by measuring the currents. After ten days, 96% and 93% of their initial current outputs remained for photobioanode and biocathode, respectively. The good stability is probably due to the robust architecture of the electrode materials with intimate contact between the components and proves the electrodes' feasibility for the fast and stably responsive PBFC construction.

CONCLUSIONS

Herein, the blue sideband (Soret) of PSII was excited for the first time by luminol chemiluminescence in a biofuel cell type PEC system, and PSII was used as a photosensitizer for sensitive and selective enzymatic glucose detection without an external power source. The concomitant production of H 2 O 2 and gluconic acid out of glucose by GOx allows to correlate photocurrent and glucose concentration. The blue sideband of PSII with a high IPCE perfectly overlapped with the emission spectrum of chemiluminescence by leading to efficient light harnessing, which was observed by a substantial amount of oxygen and photocurrent generation. Os polymer matrix provided efficient wiring, and good electrical contact and macroporous carbon enabled high loading of both Os polymer and PSII. The OCPs have increased proportional to the CL power intensity, in turn, glucose concentration in the range of 0-6 mmol L -1 . PSII can be an incomparable photosensitizer in PEC systems to capture and convert CL light efficiently, and the feasibility can be improved by enhancing the stability with enzyme engineering. The present PBFC may extend the insight beyond the conventional PEC biosensing systems in the future.

  Herein, a novel "self-illuminating" PBFC was fabricated using PSII mixed with Os-polymer on microporous carbon as a photobioanode to estimate glucose concentrations by measuring open circuit potentials. The Soret band of PSII was focused and excited by luminol illumination for the first time in a PEC biofuel cell, by trapping PSII in an Os polymer, which acted as the sensitizer. Luminol chemiluminescence (CL) was activated by the enzymatic production of hydrogen peroxide of GOx during glucose oxidation. A good PEC performance was observed due to the following factors as follows. 1. The supply of luminol chemiluminescence with perfect emission spectrum for the absorption of PSII yielded high photocurrents implying the importance of harnessing Soret bands of porphyrin within PSII. 2. The porous architecture of electron collecting carbonaceous support allowed stable and abundant PSII loading and Os polymer deposition, which is superior to the flat film supports. 3. PEC activity of osmium polymer contributed to the PEC performance of PSII. Its energy levels matched well with those of PSII resulting in the efficient photogenerated electron transfer. Additionally, PSII with a high water oxidation activity was purified from cheap resource spinach, which is advantageous compared to other resources.

  carried out in a glove box (under dry argon atmosphere, [O 2 ] ≈100 ppm), and an Ag/AgNO 3 (10 mM in MeCN + 0.1 M ([Bu 4 N]PF 6 as the supporting electrolyte) was used as a reference electrode. DMF was degassed by bubbling argon and dried over 3 Å molecular sieves (Sigma-Aldrich). All electrochemical studies were performed on an Autolab PGSTAT100 potentiostat/galvanostat operated by NOVA 2.1 software. NMR spectra were recorded on a Bruker AVANCE 400 operating at 400.0 MHz for 1H. The morphology of the MC was imaged by field emission scanning electron microscopy (FESEM) using an FEI Quanta 450 FEG operating at an accelerating voltage of 15 kV. UV-visible absorption spectra were obtained using a Perkin Elmer spectrophotometer (Lambda 650) with a quartz cell (1 cm length). Emission spectra were obtained in the deoxygenated solvent at ambient temperature using Fluoromax 4 (Horiba). Raman spectrum was recorded on Zeiss EC Epiplan. Luminol power intensity was measured by Newport 2835-C Multi-Function Optical Meter. Beckman Coulter Ultracentrifuge Optima XPN-90 was used during PSII purification. The particle size distribution of silica NPs was obtained on a Nano Plus (Micromeritics).

Figure 1 .FFigure 4 .Figure 5 .

 145 Figure 1. Microscope (A) and FESEM image of MC (B); PSII with vivid green color in buffer (C); Thin layer chromatogram of PSII (D); Sensing of O 2 release from PSII excited by CL (E); Os polymer structure (F)(inset shows Os complex solution)

Acknowledgments

The study is dedicated to Grenoble earning the "2022 European Green Capital" title. The French National Centre for Scientific Research (CNRS) and Sakarya University Scientific Research Projects Unit (Project No: 2022-16-36-21) are acknowledged for the research budget. We are very grateful to CNRS Eng. Yannig Nédellec for his assistance, Assoc. Prof.

Emrah Bulut for assistance with FESEM imaging, and Dr. Yavuz Derin for obtaining emission spectra.