Procédé de détermination de la réactivité biogéochimique d'échantillons aqueux de matière organique – MOSoLOG

RESUME PROJET – Contexte scientifique et objectifs Les matières organiques dissoutes (MOD) contenues dans les eaux de surface ou souterraine, les effluents agro-industriels, et les sols constituent un mélange complexe et diversifié de composés organiques qu'il est impossible de caractériser finement. Cependant, ces composés sont fortement réactifs dans l'environnement: ils sont partiellement biodégradés, s'adsorbent sur les sols et les sédiments, limitant ainsi leur transport, et interagissent fortement avec les polluants, qu'ils soient métalliques ou organiques. Mosolog a été développé pour quantifier la réactivité des MOD dans l'environnement en mesurant leurs interactions avec (i) des microorganismes (biodégradation), (ii) des exoenzymes (découpage des molécules polymériques pour une biodégradation facilitée), (iii) des surfaces solides (adsorption), (iv) des cations métalliques (complexation) et (v) des polluants organiques. La réponse du test permet de quantifier le devenir et les impacts environnementaux des MOD.RESUME PROJET – Description Le principe est basé sur un outil de mesure de la biodiversité microbienne fonctionnelle d'un échantillon d'eau. Ce kit commercialisé, dénommé BIOLOG®, analyse en microplaques des échantillons aqueux contenant un ensemble de microorganismes et présente des résultats qui se lisent non pas en terme d'identité des microorganismes présents, mais en terme de fonctionnalité (utilisation d'un substrat donné). Le même principe s'applique ici à la matière organique soluble (MOSol), ensemble complexe et très varié de molécules dont les fonctionnalités sont mesurées par l'utilisation d'un ensemble de réactifs (ou sondes) environnementaux (sols, exoenzymes, microorganismes, cations métalliques, micropolluants organiques).

Le projet est construit en cinq Work Packages, qui reprennent les cinq fonctions environnementales mesurées :
- réactivités avec les micropolluants métalliques (WP1), organiques (WP2) et les surfaces (WP3) quantifiées par suivi du quenching (extinction) de fluorescence lors d'ajouts croissants de réactifs
- réactivité avec les microorganismes (WP4) quantifiée par l'introduction d'un révélateur rédox fluorescent dans une cellule bactérienne et suivi dans le temps de la réduction de ce révélateur
- réactivité avec les exoenzymes (WP5) quantifiée par l'inhibition compétitive des MOSol opérée par un substrat fluorescent de l'enzyme et suivi dans le temps de ce substrat.

La faisabilité du test a été démontrée pour les différentes fonctions. L'objectif de ce projet consiste à faire émerger MOSoLOG comme un véritable test environnemental fonctionnel à haut débit (nombreux échantillons sous format microplaque). Un travail de mise à l'échelle et de calibration de chaque fonction du test est indispensable afin de parvenir à cet objectif.RESUME PROJET – Resultats attendus Les résultats attendus sont un ensemble de protocoles de préparation et d'utilisation de microplaques proposant une gamme de réactifs variée et ouverte ainsi que des référentiels de réponses ou grilles de lecture permettant d'obtenir des réponses quantifiées et comparables dans le temps. De par sa flexibilité, son format microplaque, son système de détection unique et la possibilité de travailler sur de nombreux échantillons très variés à faibles volumes, MOSoLOG doit pouvoir permettre (i) d'élaborer un label qualité environnementale des amendements organiques, des effluents, des eaux, (ii) de contribuer à la valorisation agronomique des déchets, produits, effluents, (iii) un suivi de la qualité des eaux lors du traitement, (iv) un meilleur contrôle du paramètre MOD et (v) de travailler à différentes échelles (profil de sol, station d'épuration, bassin versant, cours d'eau, parcelles, etc.).