Des sols autonettoyants
Elle observe les sols et l’impact des vers de terre dans la dégradation des pesticides par des bactéries.
MENTION SPECIALE MATHEMATIQUES DE LA PLANETE TERRE
Interdit depuis 2003, l’atrazine, un pesticide toxique, pollue toujours l’environnement. Un service de dépollution existe cependant : les microorganismes du sol ! « Ils s’habituent aux produits néfastes, les dégradent et les utilisent comme source d’énergie », explique Cécile Monard. Dans sa thèse, effectuée au sein de l’unité de recherche Écobio(1) de l’Osur(2) entre 2004 et 2008, elle a étudié l’impact des vers de terre sur la capacité des bactéries à dégrader l’atrazine. « Les galeries qu’ils creusent modifient l’activité et l’habitat des microorganismes. J’observe ce qu’il se passe sur les parois », dit-elle. Les vers de terre se nourrissent de ressources organiques comme des débris végétaux et ingèrent des bactéries au passage. Elle a donc aussi examiné les déjections appelées turricules en mesurant, comme dans les galeries, l’abondance, l’activité et la diversité bactériennes.
Quantifier l’activité bactérienne
Dans les sols extraits de parcelles agricoles, Cécile Monard ajoute de l’atrazine marqué(3) préalablement au carbone14. « La dégradation par les bactéries se fait en plusieurs étapes et le marquage permet d’en suivre l’évolution. On sait également que l’émission de CO2 annonce la fin du processus. On peut donc distinguer un sol qui dégrade bien le pesticide d’un autre qui a des difficultés à le faire. » Sur le terrain, Cécile Monard a récolté deux types d’échantillons de sols, l’un efficace, l’autre non. Dans chaque cas, un contrôle contenant de l’atrazine mais pas de vers fait office de sol témoin.
Une fois au laboratoire, Cécile Monard fait de la génétique. Elle a ciblé chez les bactéries deux gènes qui codent pour les mécanismes enzymatiques en jeu dans la dégradation du pesticide. « Ces gènes ont déjà été identifiés auparavant, l’atrazine ayant été maintes fois étudiée du fait de sa toxicité. » L’ADN des microorganismes est extrait par lyse cellulaire. « À ce moment de l’expérience, on ne sait pas à qui appartient cet ADN », précise Cécile Monard. La quantité de gènes récoltés indique l’abondance de bactéries potentiellement capables de digérer le pesticide. Puis, l’évaluation de l’ARN permet de quantifier les gènes qui sont réellement exprimés(4). « C’est ainsi que l’on mesure l’activité réelle. » Pour reconnaître les bactéries concernées - et donc leur diversité - de l’atrazine marqué au carbone13 est ajoutée dans les trois échantillons de sol. « Le carbone13 s’intègre dans le système cellulaire des bactéries qui dégradent l’atrazine. Leur ADN se repère car il devient plus lourd. »
La présence de vers de terre dans un milieu a une influence contrastée. Les résultats montrent que les bactéries sont plus actives et plus diverses sur les parois des galeries que dans les turricules. « L’acidité du tube digestif du ver est sans doute néfaste. À l’inverse, une galerie est un milieu humide (l’eau s’infiltre aisément) et aéré, et le mucus que les vers déposent sert de nutriment. Des aspects qui stimulent le développement bactérien, et donc la dégradation de l’atrazine. »
Des baleines aux vers de terre
Après un bac scientifique, Cécile Monard effectue un deug de SVT(5) puis une licence et une maîtrise en biologie des organismes à Paris. « J’ai pris l’option océanographie, je voulais étudier les baleines, un rêve de petite fille ! » Pour entrer rapidement dans le monde du travail, elle postule à un Dess mais elle n’est pas retenue. Cécile Monard réalise donc un stage de six mois en microbiologie à l’Institut français du pétrole à Paris. « Une expérience qui m’a motivée à suivre un DEA en microbiologie à l’Institut Pasteur, toujours à Paris, puis une thèse, ici, à l’Osur(6). J’ai commencé à étudier le sol un peu par hasard mais les thèmes environnementaux m’ont toujours intéressée ! » Suite à sa thèse, Cécile Monard enchaîne trois postdoctorats à l’Inra de Grignon (Paris), à l’Université suédoise des sciences agricoles - SLU, puis à l’Osur, à Rennes. Elle est aujourd’hui titulaire au sein de l’unité de recherche Écobio(7). « Les pratiques agricoles sont en train de changer. Le fumier et le lisier des bovins et des porcs sont parfois recyclés. J’étudie l’impact de ces nouvelles pratiques culturales sur les microorganismes et leurs émissions de gaz carbonés. Je travaille toujours sur la microbiologie du sol mais je ne fais plus souffrir les vers de terre ! »
(1)UMR 6553 CNRS/Osur.
(2)Observatoire des sciences de l’Univers de Rennes.
(3)Le carbone14, un isotope radioactif du carbone, est un traceur qui permet de mettre en évidence les interactions biologiques.
(4)L’ARN est la transcription de l’ADN et code pour des protéines qui ont ici un rôle dans la dégradation du pesticide.
(5)Sciences de la vie et de la Terre.
(6)Observatoire des sciences de l’Univers de Rennes.
(7)UMR 6553 CNRS/Osur.
Thèse : Biodégradation des herbicides en sols tempérés - Contrôle des communautés bactériennes dégradantes par la bioturbation du sol.
Cécile Monard
cecile.monard [at] univ-rennes1.fr (cecile[dot]monard[at]univ-rennes1[dot]fr)
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