En avant pour le 2e BioBlitz du campus de Beaulieu !



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Nous avons besoin de vous !

Dans la continuité des deux premiers BioBlitz réalisés avec brio à la Station biologique de Paimpont en 2017 et sur le Campus de Beaulieu en 2018, une 3e édition qui se déroulera elle aussi à Beaulieu les 25 et 26 Septembre 2021 est en préparation !



Comme pour les précédentes éditions, il s’agit d’un « inventaire éclair » de la biodiversité réalisé en 24h et sur le plus de taxons possibles (faune, flore). Cette édition se veut tout aussi naturaliste que les autres (avec le soutien d'ECOBIO), mais nous avons décidé, en partenariat avec l’IRISA et Géosciences Rennes, d’y incorporer des mesures abiotiques et des expérimentations diverses, par exemple :

  • développer des usages innovants de capteurs (par exemple reconnaître les chants d’oiseaux, détecter la pollution lumineuse, etc.)
  • tester des nouveaux outils de sciences citoyennes, notamment une application smartphone pour mesurer les nitrates présents dans l’eau
  • analyser les effets de l’aménagement-renaturation de la "croix verte" grâce a des mesures de paramètres du sol mis en relation avec l’étude de la faune du sol
  • et bien d'autres choses encore...

Cet évènement est ouvert à tous les curieux de la nature, principalement à tous les personnels, les étudiants, les enseignants et les chercheurs de l'Université de Rennes 1.


Comme pour tout BioBlitz, nous avons besoin d'expert.e.s ! Que vous soyez naturalistes (pour tous les taxons), mais aussi hydrologues, géologues...

Intéressé.e. ? Inscrivez-vous sur le site dédié rennesbioblitz.sciencesconf.org pour contribuer à cet évènement : vous y trouverez aussi toutes les infos au fur et à mesure de l’avancement de l’organisation.




L’équipe du Bioblitz 2021

Contact OSUR
Annegret Nicolai (Université de Rennes 1, ECOBIO) / @


Le Breizh Arboretum du campus de Beaulieu



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La biodiversité ordinaire est précieuse !

Le 12 juillet 2021, un "Breizh Arboretum" a été inauguré sur le campus de Beaulieu de l'université de Rennes 1. Le Breizh Arboretum est un parcours découverte des espèces d'arbres, d'arbrisseaux et d'arbustes natifs de Bretagne. Créé par le service culturel et Agnès Schermann (Université de Rennes 1, ECOBIO), enseignante en botanique, le Breizh Arboretum est une initiation à la reconnaissance des plantes grâce à un livret accessible à tous les publics.


Apprenez à identifier 40 espèces de lianes, d’arbres, arbustes et arbrisseaux natifs de Bretagne, au sein de l'arboretum du campus de Beaulieu.

L’arboretum du campus de Beaulieu compte de nombreuses espèces exotiques provenant du monde entier, mais aussi des espèces plus communes en Bretagne. Ces dernières sont présentes de manière spontanée dans les forêts, mais aussi à la campagne, dans les friches, les landes et le bocage.



Le Breizh Arboretum est une zone du campus dans laquelle des arbres sont signalés par ce pictogramme

Breizh Arboretum Fig1 Breizh Arboretum Fig2

Tous ces arbres peuvent être identifiés grâce à la clé de détermination du livret Breizh Arboretum : dans ce document, on trouve quelques notions importantes de botanique, définitions et vocabulaire, qui permettent d'utiliser la clé de détermination.

En suivant les questions-réponses de la clé, on peut facielement identifier les espèces du Breizh Arboretum... et d'ailleurs !

Allez, au bouleau !!!

Breizh Arboretum Fig3 Breizh Arboretum Fig4


>>> Plus d'infos sur le site de l'université de Rennes 1 (téléchargement du livret, etc.) >>>


La nouvelle signalétique vient en complément de celle historique du "parcours botanique de l'université de Rennes 1", tel qu'il avait été conçu à la création du campus à la fin des années 1960.

Breizh Arboretum Fig5




Contact OSUR
Agnès Schermann (Université de Rennes 1, ECOBIO, Responsable scientifique des collections botaniques vivantes de l'Université de Rennes 1) / @


L’équipement scientifique "MultiWave 7000-Minéralisateur Micro-onde haute-Pression" est soutenu par l’allocation AES 2021 de Rennes Métropole


 AHLeGall    02/07/2021 : 09:29

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Allocation d'Equipement Scientifique / AES 2021 de Rennes Métropole

Figure 1 : MultiWave 7000, Photo : @Anton Paar

 

Afin de déterminer les quantités en éléments chimiques majeurs ou à l’état de trace dans des échantillons environnementaux, il faut être capable, avant toute analyse, d’extraire ces éléments chimiques de leur matrice. Cette extraction passe par une digestion acide (destruction de la matrice solide, liquide ou biologique). Une partie des travaux de recherche menée au sein de l’OSUR s’appuie, en effet, sur l’analyse dite élémentaire (concentrations en éléments majeurs et traces) d’échantillons environnementaux anciens ou actuels. Or, cette analyse n’est possible dans la majorité des cas qu’après destruction des matrices environnementales complexes et même parfois réfractaires. Le minéralisateur micro-ondes haute pression acquis (figure 1) via un projet porté par Aline Dia et Mélanie Davranche permet la digestion et donc l’analyse d’une grande diversité d’échantillons environnementaux sensu lato de la roche âgée de plusieurs millions d’année, jusqu’à la coquille d’escargot, la plante ou le ver de terre, en passant par les morceaux de poterie collectés sur les sites archéologiques ou des cocktails de contaminants plastiques et métalliques, et ceci avec une efficacité et une cadence bien supérieures à ce qu’il est aujourd’hui possible de réaliser au sein des laboratoires de l’OSUR. Pour certains échantillons environnementaux, la minéralisation requiert des conditions de température et de pression inaccessibles dans de simples réacteurs fermés sur plaques chauffantes ou même des systèmes micro-ondes classiques. Cependant, des développements récents tels que les digesteurs micro-ondes haute pression (autoclave) permettent désormais d’atteindre ces conditions et de digérer des échantillons environnementaux complexes et réfractaires. La haute pression permet une forte diminution de la consommation d’acide et permet au digesteur d’être extrêmement polyvalent puisqu’il permet simultanément la digestion de matrices variées, par exemple biologique et minérale, au contraire des systèmes classiques. Ce micro-ondes haute pression est inscrit dans la plateforme GeOHeLiS et bénéficie de son soutien technique. Bien que très performant, après une courte formation, le micro-onde haute pression pourra être utilisé directement par les utilisateurs, et notamment les doctorants.

Toutes les études mettant en jeu les métaux et notamment, les métaux toxiques, nécessitent la détermination des concentrations totales en métaux. Cette détermination passe par la destruction totale de la matrice solide, qui, comme expliquée précédemment, est réalisée avec plus ou moins de succès par les systèmes classiques. Cet équipement ouvre donc le champ des possibles comme par exemple, l’étude des polluants émergents tels que les terres rares à partir d’échantillons fortement minéralisés de mines ou des déchets sidérurgique, ou leur accumulation dans les organismes vivants, des organismes aquatiques ou terrestres jusqu’aux êtres humains (ex : Projet ITN Marie Slodowska-Curie-2019, PANORAMA porté par Géosciences Rennes – Mélanie Davranche et Aline Dia). Enfin, dans la cadre du projet CPER GLAZ, Géosciences-Rennes et l’OSUR ont pour projet l’acquisition d’un outil analytique extrêmement performant et de très haute précision, un spectromètre de masse multi-collecteur à plasma à couplage inductif (MC-ICP-MS). Cet équipement permet l’analyse des isotopes d’éléments chimiques stables tels que les métaux. L’analyse isotopique est un outil exceptionnellement puissant du traçage du transfert entre les différents compartiments environnementaux, actuels et passés, des éléments chimiques via l’analyse d’échantillons aussi divers que les roches, les eaux de surface ou souterraine), les sols, les organismes biologiques actuels (animaux et plantes) ou passés (fossiles), et les matériaux archéologiques. Seulement, ces analyses isotopiques ne sont possibles qu’après destruction des matrices solides des échantillons. En cela, le micro-onde haute-pression sera extrêmement complémentaire du projet d’achat de MC-ICP-MS.



A ce jour, deux exemples d’applications possibles de cet instrument ont été développés par l’équipe NanoBioGéochimie de Géosciences Rennes impliquant plusieurs doctorants de l’OSUR :
1. L’utilisation du minéralisateur a d’ores et déjà, permis de déterminer la charge en métaux lourds de débris plastiques collectés dans l’Océan Pacifique et sur des plages exposées au Gyre Atlantique nord (Figure 2). Il a ainsi contribué à montrer que ces débris plastiques, pour certains âgés de40 ans, sont riches en métaux lourds. Ces métaux y sont présents non
seulement, sous forme d’additifs (utilisés dans leur formulation en fonction des propriétés souhaitées) mais aussi, sous formes adsorbés à leur surface. Les métaux adsorbés sont issusde la dégradation par oxydation-UV des déchets plastiques qui libèrent les métaux additifs mais, en piègent à nouveau une certaine quantité sur leur surface oxydée très réactive. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication dans Environmental Science: Processes & Impacts.



PEPSEA
Figure 2 : Plage de la baie Saint-Marie (Guadeloupe, France) exposée au Gyre Atlantique Nord recouverte de débris plastiques (Mission ANR-CNRS PEPSEA) © Cyril FRESILLON / PEPSEA / CNRS Photothèque



2. Cet équipement permet également une digestion efficace et plus rapide de végétaux ; digestion indispensable dans l’analyse des concentrations en métaux. Il permet ainsi de travailler sur l’évaluation de la compatibilité environnementale de phases colloïdales riches en fer, susceptibles d’être appliquées sur des sols contaminés dans un contexte de dépollution de ces sols par les plantes. Il s’agit de déterminer à la fois, a) l'effet des phases colloïdales de fer sur le développement, la physiologie de plantes utilisées en phyto-extraction, et le comportement de polluants inorganiques et b) de tester la potentialité d'un effet synergique en association avec des plantes pour la remédiation de sols contaminés. Par ailleurs, il permettra également dans le cadre du programme européen PANORAMA de travailler en étroite collaboration avec 3 universités européennes et une entreprise sur l’impact de la spéciation des terres rares sur leur phyto-disponibilité et éventuelle toxicité associée dans des environnements miniers abandonnés.



Pteridium Aquilinum
Figure 3. Exemple de plantes étudiées dans ce cadre avec Pteridium aquilinum



Contacts scientifiques
Aline Dia (CNRS, Géosciences Rennes) / @
Mélanie Davranche (Université de Rennes 1, Géosciences Rennes) / @


Communication OSUR

Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


2e Prix de thèse de la Fondation Rennes 1 (secteur de recherche Sciences du Vivant)



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Fondation Rennes 1 "Progresser, Innover, Entreprendre"

Nataline Simon est lauréate du 2e Prix de la Fondation Rennes 1 du secteur de recherche Sciences du Vivant. Les prix de thèse Fondation Rennes 1 "Progresser, Innover, Entreprendre" récompensent les thèses pour leur caractère innovant.

 


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Nataline Simon (au centre), lors de l'assemblée générale de la Fondation Rennes 1 le 1er juillet 2021

Les travaux de thèse de Nataline Simon ont une portée qui va bien au-delà des résultats d’une thèse classique. Ils traitent du « Développement des méthodes actives de mesures distribuées de température par fibre optique pour la quantification des écoulements souterrains : apports et limites pour la caractérisation des échanges nappe/rivière » (thèse sous la direction d'Olivier Bour, soutenue le 13 novembre 2020).

Ce sujet de thèse visait à développer une méthode très innovante de caractérisation des échanges d’eau entre la nappe d’eau souterraine et la rivière en utilisant les mesures distribuées par fibre optique. La problématique des échanges entre la nappe et la rivière est une question de premier plan pour les gestionnaires en hydrologie, à la fois en raison des enjeux sur la ressource en eau, mais aussi parce que ces échanges contrôlent la température et la qualité de l’eau, ce qui est vital pour de nombreux écosystèmes, surtout dans un contexte de changement climatique où l’augmentation de température des rivières peut être atténuée grâce aux apports de nappe. Dans ce contexte, l’innovation a consisté à tester une nouvelle méthode qui permette d’imager les échanges sur plusieurs centaines de mètres afin de pallier les limites des méthodes de mesures ponctuelles qui ne donnent qu’une vision très partielle et incomplète des échanges. 

Le principe de la méthode développée consiste à mesurer les flux d’eau s’écoulant au sein des sédiments de fond de rivière. Pour cela, des câbles de fibre optique ont été enfouis dans les sédiments de la rivière. Une augmentation de température est ensuite générée en faisant circuler un courant électrique d’intensité contrôlée le long de l’armature métallique du câble dont la résistance thermique est connue. Comme Nataline l’a parfaitement montré, l’augmentation de température résultante dépend des propriétés du câble, de la conductivité thermique des sédiments, mais aussi de l’écoulement dans les sédiments qui va dissiper une partie de la chaleur générée. Si des tests avaient déjà été réalisés par certains collègues à l’étranger, l’apport de Nataline Simon a surtout été de bien comprendre et caractériser les processus de transfert thermique aux différentes échelles de temps, puis de démontrer la validité des solutions analytiques utilisées grâce à des simulations numériques, et enfin de développer une méthodologie d’interprétation des données qui a pu être testée grâce à des données expérimentales acquises en conditions parfaitement contrôlées en laboratoire. Ce travail très complet publié récemment dans une des meilleures revues du domaine (Simon et al., 2021) et qui repose à la fois sur de la modélisation numérique et des expériences en laboratoire, a permis de valider la méthode et de démontrer tout son potentiel pour mesurer non seulement les écoulements en milieu poreux, mais aussi la conductivité thermique des sédiments.

Au-delà des échanges nappe-rivière, cette capacité à quantifier avec une excellente précision les écoulements sur plusieurs ordres de grandeur et à estimer les propriétés thermiques des sédiments, permet d’envisager de très nombreuses applications en hydrogéologie, notamment sur la quantification des écoulements et du transport de contaminants sur des sites pollués, mais aussi en géothermie pour évaluer les propriétés thermiques des roches en place et les écoulements susceptibles de dissiper une partie de la chaleur. Grâce aux travaux de Mme Simon, nous sommes en train de lancer plusieurs projets sur ces aspects en France et au Canada. Outre la précision des mesures, l’intérêt des développements est de proposer une méthode qui fournisse des mesures distribuées le long d’un câble de fibre optique de plusieurs centaines de mètres avec une excellente résolution spatiale, de l’ordre de 50 à 80 cm en pratique (Simon et al., 2020), ce que nulle autre méthode ne permet à l’heure actuelle. Les retombées sociétales pour la gestion des ressources en eau ou en énergie, mais aussi pour remédier à d’éventuelles pollutions du sous-sol, sont donc très importantes.


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Dispositif expérimental le long de la Sélune
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Ayant validé la méthode de mesure, Nataline l’a testée avec succès sur deux sites complémentaires, une rivière de tête de bassin-versant en Bretagne et un fleuve côtier en Normandie, afin de quantifier les échanges nappe-rivière. Pour cela, il a fallu installer les équipements sur le terrain, de manière pérenne, puis coordonner les expériences sur le terrain, qui s’étalaient sur une ou plusieurs semaines d’affilée, recueillir les très nombreuses données générées, les traiter, puis les interpréter. Outre la préparation des expériences, et leur planification, ce travail nécessite à chaque expérimentation de coordonner plusieurs chercheurs, techniciens et ingénieurs, pour déployer un véritable laboratoire sur le terrain, et maîtriser l’ensemble des équipements de pointe malgré des conditions météorologiques très variables. Les résultats qu’elle a obtenus sont uniques et permettent d’évaluer les échanges nappe-rivière dans toute leur complexité et leur variabilité. Cela permet de beaucoup mieux comprendre les déterminants des échanges nappe-rivière dans les bassins-versants, afin d’améliorer leur gestion. Ces travaux sont actuellement poursuivis afin d’évaluer d’éventuels processus de colmatage des sédiments, en lien avec l’arasement des barrages de la Sélune. Enfin, l’Agence de l’Eau Loire-Bretagne a également souligné l’intérêt de la méthode développée pour évaluer les opérations de restauration des cours d’eau, qui sont actuellement très coûteuses, mais dont l’efficacité est rarement évaluée.



Référence :
Nataline Simon, (2020) Développement des méthodes actives de mesures distribuées de température par fibre optique pour la quantification des écoulements souterrains : apports et limites pour la caractérisation des échanges nappe/rivière. Université de Rennes 1. tel-03101835v1  







Et pour en savoir plus :

Nataline Simon, Olivier Bour, Nicolas Lavenant, Gilles Porel, Benoît Nauleau et al.  Numerical and experimental validation of the applicability of active‐DTS experiments to estimate thermal conductivity and groundwater flux in porous media. Water Resources Research, 2021, 57 (1), pp.e2020WR028078. ⟨ 10.1029/2020WR028078

Nataline Simon, Olivier Bour, Nicolas Lavenant, Gilles Porel, Benoît Nauleau et al.  A Comparison of Different Methods to Estimate the Effective Spatial Resolution of FO-DTS Measurements Achieved during Sandbox Experiments. Sensors, 2020, Distributed Optical Fiber Sensing, 20 (2), pp.Art. n°570. ⟨ 10.3390/s20020570



Contact OSUR
Nataline Simon (Université de Rennes 1, Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


De quoi avons-nous besoin pour prédire la résilience des eaux souterraines aux contaminations par les nitrates ?



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Article dans Science of the Total Environment

C’est la question à laquelle répondent plusieurs auteurs des unités de l’OSUR dans une publication mise en ligne en mai 2021 dans la revue Science of the Total Environment : on y retrouve Camille Vautier (Université de Rennes 1, GR, thèse soutenue en décembre 2019), Tamara Kolbe (Technische Universität Bergakademie Freiberg) , Tristan Babey (Stanford University) Jean Marçais (INRAE, RiverLy Lyon-Villeurbanne), Benjamin W. Abbott (Brigham Young University), Anniet Laverman (CNRS, ECOBIO), Zahra Thomas (l’institut Agro, SAS), Luc Aquilina (Université de Rennes 1, GR), Gilles Pinay (CNRS, EVS Lyon) et Jean-Raynald de Dreuzy (CNRS, Géosciences Rennes OSUR). Cette publication apporte des résultats innovants : (1) les trajectoires d’évolution des nitrates peuvent être prédites sur la base de quelques paramètres clés, (2) deux traceurs de datation restent nécessaires pour prédire la concentration en nitrates des eaux souterraines, (3) la stratification de la dénitrification contrôle la dynamique des nitrates dans l'aquifère et (4) le phasage précis des apports passés n’est pas crucial.

 


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La contamination par les nitrates affecte de nombreux aquifères et eaux de surface de la Terre. Jusqu’à présent, les prédictions à grande échelle des concentrations des nitrates dans les eaux souterraines nécessitaient la caractérisation de multiples facteurs anthropiques et naturels.

Afin d'évaluer différentes approches pour la mise à l'échelle des estimations de la récupération des nitrates, les chercheurs de l’OSUR et leurs collègues ont choisi une approche systémique et ont testé l'influence de facteurs hydrologiques, historiques et biologiques sur les prédictions de la concentration future de nitrates dans les aquifères. Ils ont ainsi testé les facteurs à partir d'un large ensemble de données hydrogéologiques provenant d'un bassin versant de socle fracturé en Bretagne à Pleine-Fougères (35).

Une analyse de sensibilité basée sur un modèle calibré de l'écoulement des eaux souterraines, ainsi que sur des données de dénitrification et des apports d'azote, a révélé que les tendances des concentrations en nitrates peuvent effectivement être évaluées avec un nombre limité de paramètres clés.

Il est nécessaire pour cela de définir au préalable la masse totale de nitrate qui a pénétré dans l'aquifère depuis le début de la période industrielle, mais les détails de la série chronologique historique des apports d'azote ne sont pas cruciaux pour établir les prédictions vus la dispersion et le mélange dans les aquifères.

Les processus d'écoulement et de transport dans l'aquifère peuvent être représentés par la moyenne et l'écart-type de la distribution des temps de séjour, ce qui offre un outil facile à manier pour faire des prévisions raisonnables à l'échelle des bassins versants et des régions.

La sensibilité apparente au taux de dénitrification est principalement attribuable aux décalages temporels dans l'épuisement de l'oxygène, ce qui signifie que la dénitrification peut être simplifiée en un processus marche/arrêt, défini uniquement par le temps nécessaire au nitrate pour atteindre la couche réactive hypoxique.

 

Sur la base d'un modèle calibré, les chercheurs ont réussi à prédire les trajectoires des nitrates dans 16 puits différents (de 28 à 98 m de profondeur) d'un aquifère rocheux fracturé non confiné situé dans une zone agricole. L'étude a été menée sur un bassin versant agricole de 35 km2 situé près de Pleine-Fougères, un BV qui fait partie de la Zone Atelier Armorique. Comme dans la plupart des régions de Bretagne, la zone d'étude a été soumise à de forts apports d'engrais organiques et minéraux depuis les années 1960. Après un pic d'apports azotés au début des années 1990, les agriculteurs ont lentement réduit leur utilisation de fertilisants, sans pour autant que l’on constate une baisse des taux de nitrate dans les eaux souterraines…

Les caractéristiques de l’écoulement des eaux souterraines dans la zone saturée expliquent l’héritage marqué en nitrates, en retardant de plusieurs années l'impact des stratégies d'atténuation dans certaines parties du bassin versant. Cela souligne par conséquent la nécessité de déterminer où et quand les résultats des efforts d'atténuation ont une chance d'être mesurables. Ainsi, une analyse de sensibilité sur les concentrations de nitrates estimées a montré que la concentration de nitrates dans l'aquifère peut être prédite en utilisant un nombre limité de paramètres comme :

  • la masse totale de nitrate qui a pénétré dans la zone saturée dans le passé, qui peut être estimée à l'aide des données sur l'utilisation des terres
  • la moyenne et la variance de la distribution du temps de résidence des eaux souterraines, qui peuvent être mesurées avec un minimum de deux traceurs d'âge ; si un seul traceur d'âge est disponible, il doit être combiné avec un modèle ou une hypothèse sur la variance du temps de résidence, qui pourrait être basée sur une analyse géomorphologique
  • le temps nécessaire à l'eau souterraine pour atteindre la zone réactive de l'aquifère, qui peut être évalué avec la concentration en oxygène dissous de l'eau souterraine.

Les autres paramètres, en particulier la forme précise de la série temporelle des entrées de nitrates, ont peu d'impact sur la trajectoire de récupération de l'aquifère.


 

À ce stade, les chercheurs sont désormais en mesure d'évaluer ces paramètres clés à une échelle locale, appropriée pour la mise en œuvre de politiques publiques.

Même si la voie à suivre pour augmenter l'échelle de ces paramètres reste incertaine, la détermination des informations les plus nécessaires et les plus utiles est la première étape vers des prédictions à grande échelle. Le fait que les trajectoires des nitrates dans les eaux souterraines puissent être approchées avec une connaissance limitée du système est prometteur quant à notre capacité future à prédire la contamination des eaux souterraines par les nitrates.

Certes, l'obtention de ces paramètres clés à grande échelle reste un défi compte tenu des informations actuellement disponibles, mais ces résultats sont prometteurs quant à notre capacité future à prédire la concentration de nitrate avec des approches intégrées de surveillance et de modélisation, et éclairer ainsi les politiques publiques (européennes, nationales, régionales, locales), voire les cadres normatif et législatif.

 


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Concentrations de nitrates prédites dans les 16 puits suivant trois scénarios agricoles (décrits en pointillés rouge, orange et verts à gauche). Les concentrations ont été prédites pour 2020, 2030 et 2050 en utilisant le modèle de référence. La carte légèrement agrandie au milieu montre les concentrations sur lesquelles l'analyse de sensibilité a été effectuée, c'est-à-dire les concentrations prédites pour 2030 avec le scénario de référence.

 

 

Référence
Camille Vautier, Tamara Kolbe, Tristan Babey, Jean Marçais, Benjamin W. Abbott, Anniet M. Laverman, Zahra Thomas, Luc Aquilina, Gilles Pinay, Jean-Raynald de Dreuzy, What do we need to predict groundwater nitrate recovery trajectories?, Science of The Total Environment, 788, 2021, 147661, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147661




Contact OSUR
Jean-Raynald de Dreuzy (CNRS, Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


Urgence(s) écologique(s) : quelle(s) urgence(s) pour le droit ?


 AHLeGall    29/06/2021 : 07:12

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Retour sur le colloque éponyme organisé à l'université de Rennes 1 du 9 au 11 juin 2021

Le colloque annuel de la Société Française pour le Droit de l’Environnement (SFDE) a été organisé par Nathalie Hervé-Fournereau, directrice de recherche CNRS (Institut de l’Ouest Droit et Europe / IODE), et Alexandra Langlais-Hesse, chargée de recherche CNRS (Institut de l’Ouest Droit et Europe / IODE), présidente de la SFDE Grand Ouest.



« L’urgence est devenue le registre temporel courant de la production juridique contemporaine »[1]. A l’évidence le changement climatique constitue un puissant révélateur et accélérateur de la crise environnementale dans laquelle s’enlise nos sociétés. Toutefois, l’ombre portée de la question climatique ne doit pas occulter la gravité spatio-temporelle des multiples urgences écologiques et alertes des scientifiques du monde entier.

Au fil des alertes scientifiques se dévoilent des dynamiques complexes d’urgence(s) écologique(s) qui s’imbriquent avec tension et/ou synergie avec des urgences socio-économiques et politiques multiples. De telles alertes ne visent plus à rester dans le seul descriptif de phénomènes naturels et de leurs conséquences mais à inscrire ces phénomènes dans l’urgence d’une réponse ou d’une action humaine. Cette construction d’une sorte d’état d’urgence écologique permanente rejaillit sur l’agenda politique et contextualise la production juridique des politiques publiques. La loi 2009/967 de programmation relative à la mise en œuvre du Grenelle de l’environnement exprime « la volonté et l’ambition de répondre au constat partagé et préoccupant d’une urgence écologique »[2]. « Naguère brandie comme une hypothèse maladroitement définie », l’expression d’urgence écologique serait selon certains auteurs « désormais bien installée comme structure de nos sociétés »[3]. Toutefois, elle semble enchâssée entre la notion de crise écologique liée à une situation transitoire et celle de catastrophe écologique annonciatrice d’un effondrement inéluctable. Elle exige de s’interroger sur ses fondements épistémologiques et les diverses fonctions qu’elle peut revêtir au service des processus d’adaptation et de transformation des sociétés exposées à la gravité des risques, voire à l’irréversibilités des atteintes. 

Ainsi, si le droit peut être l’une des réponses des sociétés à ces urgences écologiques, il apparaît essentiel d’ancrer la réflexion dans des questionnements extra et para-juridiques. Il s’agit d’un vrai défi pour le droit en raison du caractère inédit de la situation et de l’ampleur des conséquences écologiques et sociales associées.

 

Pour mener à bien ces analyses sur le rôle du droit, plusieurs questionnements juridiques ont été explorés :

 

1-Identifier et caractériser l’urgence écologique

L’identification et la caractérisation de l’urgence écologique conduisent à s’interroger sur ses modes de construction et d’expression spatio-temporelles. L’histoire des sciences et les sciences de la nature contribuent à clarifier progressivement les trajectoires, les zones critiques, les points de rupture. Toutefois, tous les champs de l’écologie sont-ils captés par le thème d’urgence écologique ou seulement certains (tels que l’eau, l’océan et les changements globaux) ?

Quels sont éléments constitutifs de l’urgence ou des urgences écologiques ? Quelles sont les échelles spatio-temporelles de l’urgence écologique (immédiat/différé/proximité/voisinage planétaire …) ? De quelle urgence écologique parlons-nous : urgence pour les générations présentes et futures, d’êtres humains ou d’êtres vivants ? De quelles atteintes, risques et dangers parlons-nous ?

Quelle est la nature et la mesure du seuil permettant le déclenchement juridique d’une situation d’urgence ? Les mécanismes juridiques existants se saisissent–ils des urgences environnementales de manière appropriée ? 

 

2-Anticiper et répondre à l’urgence

Une variété de mécanismes sont envisageables pour faire face à l’urgence. Ainsi, de l’anticipation des situations d’urgence à la gestion des états d’urgence, la palette des mesures susceptibles d’être prises par les autorités publiques et privées s’est élargie au fil des urgences environnementales. Il apparaît opportun d’apprécier la construction et la mise en œuvre de ces mécanismes in concreto et leurs implications sur des concepts juridiques structurants tels que l’ordre public et l’intérêt général.

Classiquement, les mesures dites d’urgence constituent des mesures dérogatoires au droit commun. En raison de leur matérialisation (délais raccourcis ou suspendus, autorité dessaisie temporairement au profit d’une autre, procédure allégée et/ou accélérée et/ou suspendue, mesures provisoires devant le juge du référé …), ces mécanismes et procédures d’urgences écologiques sont susceptibles de porter temporairement atteinte à des droits et libertés publiques.

En outre, les mesures juridiques à prendre doivent-elles répondre à l’urgence écologique de façon globalisée ou bien doivent-elle se décliner en vue de répondre à des urgences thématiques à l’instar de l’urgence climatique ?

 

3-Gouverner, gouvernance et responsabilités

Répondre à l’urgence écologique nécessite souvent une réponse juridique planétaire, déclinée à l’échelle régionale (Union européenne par exemple), nationale mais également adaptée aux territoires les plus vulnérables. Comment s’articulent ces différentes échelles de gouvernance face à des urgences environnementales ? La question des urgences écologiques contribuent-elles à l’émergence de nouvelles formes de gouvernance et de nouvelles façons de gouverner ?  Ce contexte d’urgence écologique change-t-il vraiment la donne au niveau du processus décisionnel législatif et règlementaire ? Quelle est la contribution du juge face à l’urgence environnementale et quelles garanties juridictionnelles convient-il de renforcer ou d’assouplir ?

A l’évidence, l’inégalité devant l’urgence environnementale est également une redoutable réalité. Quels mécanismes et enceintes de protection et de participation convient-il d’améliorer et d’instituer pour assurer une réelle justice sociale et environnementale ?

La reconnaissance d’un État d’urgence écologique implique une obligation d’action et donc une éventuelle action en carence dans l’hypothèse inverse. Comment la responsabilité étatique peut-elle être envisagée ? Qu’en est-elle de celles des entreprises ?


 

4-Au-delà de l’état d’urgence : sortir de l’urgence

La notion d’état d’urgence se caractérise par une situation exceptionnelle appelant des mesures dérogatoires qui, par essence, ne sont pas destinées à devenir permanentes une fois le danger levé. En l’espèce, est-il envisageable de sortir de cet état d’urgence écologique au vu de la continuité spatio-temporelles de certains risques et atteintes potentiellement graves, voire irréversibles ? Cet état d’urgence peut-il devenir permanent et si oui, comment penser ou repenser le droit applicable ? Comment dès lors construire le droit dans une « sorte d’état d’urgence permanent »[4] ? Sur quelles bases se fonder pour mesurer une éventuelle sortie de l’urgence écologique.



[1] Formulé voici déjà 20 ans : In Le temps du droit, Ed. O. Jacob, 1999.

[2] JORF n°179 du 5/8/2009.

[3] B. Villalba, « L'écologie politique face au délai et à la contraction démocratique », Écologie & politique 2010/2 n°40, p. 95.

[4] F. Ost, Le temps du droit, Ed. O. Jacob, 1999



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Discours inaugural de Jean-Raynald de Dreuzy (Directeur de l'OSUR)

Bonjour, Chers collègues,

Je suis très heureux que ce colloque annuel de la société française pour le droit de l’environnement soit organisé à Rennes. Nous avons comme l’a dit Isabelle Bosse-Platière une excellence scientifique établie et reconnue en droit de l’environnement, une excellente scientifique qui contribue depuis plus de 20 ans à l’émergence de notre communauté académique sur l’environnement. IODE est l’un des acteurs clefs et des membres fondateurs de l’Observatoire des Sciences de l’Univers. Il est au cœur de l’esprit de l’Observatoire qui est comme son nom l’indique

(1) d’observer sur le long terme l’évolution de notre environnement, par exemple la qualité de l’eau en lien avec les activités humaines,

(2) de donner sens à l’observation, les variations de qualité de l’eau peuvent venir de nombre de facteurs naturels ou/et humains, nous sommes bien placés pour le savoir en Bretagne

(3) de se mobiliser entre les différentes disciplines scientifiques concernées par une problématique pour proposer au-delà des évidences une démarche qui peut être de l’ordre de l’alerte, de la recherche de solution, de l’accompagnement dans des démarches communes. Convaincu de la nature multifactorielle des questions qui se posent, les juristes ont un rôle de catalyseur dans l’interdisciplinarité sur notre site universitaire.

La question de la qualité de l’eau concerne autant l’hydrologie/la géochimie, les sciences agronomiques (agricultures et filières agronomiques) que l’économie, le droit, la sociologie et l’accompagnement des politiques publiques. Plus fondamentalement encore, il s’agit d’être

  • créatif dans la relation entre humain et environnement (anthropologiquement), la croissance matérielle n’est sans doute pas notre seul facteur de croissance, un point que nous discutons régulièrement entre nous aussi fondateur des principes du droit
  • enraciné dans des connaissances disciplinaires solides pour que ce que l’on dit soit crédible et que ce que l’on propose soit réaliste (l’actualité nous montre tous les jours l’importance d’être crédible-solide disciplinairement) , comment transcrire ces réalités naturelles et écologiques présentant une grande diversité dans une des principes juridiques et des objets normatifs
  • juste: incertitude fera partie de l’environnement dans l’évolution climatique comme dans l’évolution d’un écosystème, incertitude est d’autant plus forte que la rétroaction de la société est inconnue.
  • conscient de notre rôle de décodeur, d’indépendance, d’impartialité et de lien dans ce qui nous dépasse largement avec des questions de gouvernance particulièrement importantes. Notre défi sur l’interdisciplinarité rencontre le défi de créer des politiques transversales, intersectorielles.

L’urgence demande une préparation et une préparation longue, demande ce socle solide. Les urgentistes, j’entends au sens médical du terme sont des personnes compétentes, bien formées. Il serait difficile à des ambulanciers d’expliquer à un patient que l’on prend en charge qu’il sera bien pris en charge mais qu’il n’y aura aucune clinique compétente pour l’accueillir. Cela ne veut pas nécessairement dire que c’est uniquement au médecin de travailler, c’est aussi le patient qui se soigne. L’urgence suppose d’être prêt et pas quand nous le souhaitons mais quand les conditions se présentent.

C’est bien à cela que nous travaillons dans nos différentes approches et disciplines. C’est bien à cela qu’invite ce colloque qui à juste titre que nous devons nous préparer non pas à une urgence mais à des urgences, avec tout l’enjeu qu’il faut s’attendre à ce que l’urgence ne soit plus exceptionnel.

 

Je félicite les organisateurs et souhaite à chacun de profiter pleinement de ce colloque. Les colloques sont des évènements indispensables pour échanger et avancer. Chercher la discussion est un signe de vivacité et de bonne santé de nos communautés scientifiques et de nos sociétés, à l’image de la société français pour le droit de l’environnement. Je serai malheureusement obligé de vous quitter en cours d’après-midi.


Jean-Raynald de Dreuzy (CNRS, OSUR/Géosciences Rennes) / @


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Contact OSUR
Nathalie Hervé-Fournereau (CNRS, IODE) / @
Alexandra Langlais-Hesse (CNRS, IODE) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


Un équipement de séquençage massif en génomique obtient le soutien financier de Rennes Métropole



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Allocation d'Equipement Scientifique / AES 2021 de Rennes Métropole

Enrichissement de l’offre de séquençage nouvelle génération à Rennes et finalisation de la chaine de production de séquences à partir de ‘cellules uniques’ (Seq-Cell).

Généralement les génomes sont analysés à partir d’ADNs extraits des nombreuses cellules d’un individu donné, d’une population et dans certains cas d’une communauté d’organismes. Depuis quelques années s’est développée l’analyse de génomes et de leur fonctionnement à partir de cellules isolées (chaque cellule individuelle est analysée indépendamment des autres). Ces développements ont principalement concerné l’analyse de cellules animales et humaines.
Pour aller plus loin que ce qui est possible de faire jusqu’à présent, une ambition et des projets très innovants se développent à Rennes.

Dans ce contexte, un cofinancement de Rennes Métropole a été obtenu pour compléter la chaine de production de données génomiques par l’analyse de cellules uniques à la plateforme EcogenO, qui consistera à analyser d’une manière totalement nouvelle les communautés de microorganismes dans l’eau, le sol, l’environnement naturel ou artificiel, d’étudier le microbiote associé aux insectes, aux végétaux, animaux et à l’homme…

Par ailleurs, ce co-financement obtenu par le dispositif ‘Acquisition d'Équipements Scientifiques’ de Rennes Métropole contribuera au renouvellement de l’offre de service en séquençage massif à Rennes (plateforme EcogenO), pour des applications dans les domaines de la génomique de la transcriptomique et de l’épigénétique.



Contact OSUR
Philippe Vandenkoornhuyse (Université de Rennes 1, ECOBIO) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


L'analyse chimique des coquilles d'huîtres permet de pister leur origine et les échanges commerciaux depuis l'Antiquité



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Article dans Journal of Archaeological Science

Une équipe franco-suisse dans laquelle on retrouve notamment Vincent Mouchi (Sorbonne Université, Station Biologique de Roscoff) et Catherine Dupont (CNRS, CReAAH) a mis au point une méthode d'analyse chimique des coquilles d'huître par LA-ICP-MS - spectrométrie de masse à plasma induit par couplage inductif par ablation au laser - une méthode analytique basée sur les éléments chimiques des matériaux solides qui permet de déterminer l'origine géographique du coquillage (Méditerranée, Atlantique), et donc de caractériser les échanges entre les lieux de collecte et les lieux de consommation, mettant en évidence - depuis l'Antiquité - des distances séparées parfois de plusieurs centaines de kilomètres !

D’où vient notre nourriture ? Le marché mondial nous permet de bénéficier de ressources alimentaires qui ne sont normalement disponibles que dans des pays lointains. Des programmes de certification qualité européens fournissent des indicateurs géographiques pour certains produits pour protéger et promouvoir des caractères liés à l’origine géographique. En archéologie, savoir d’où proviennent certains biens a d’autres avantages et implications. Retrouver la provenance de biens est d’une importance capitale pour reconstruire les réseaux de circulation et commerciaux afin d’étudier les aspects socio-économiques, la connectivité entre les peuples sur de longues distances, et les échanges culturels et technologiques. En effet, le transport de biens était auparavant la seule source d’information sur les régions éloignées, et seuls les riches marchands avaient les moyens financiers d’effectuer ces longs voyages. Avec ces informations, les hommes et les femmes découvraient des pratiques culturelles étrangères, et obtenaient de nouveaux matériaux et technologies. De plus, des biens « non-locaux » étaient présents dans la vie de tous les jours, ce qui témoignait d’un « exotisme ». Il est généralement considéré que posséder et arborer des objets exotiques implique une sorte de pouvoir politique ou religieux et de prestige. Reconstituer les habitudes de ces individus influents peut nous aider à améliorer notre compréhension de l’évolution culturelle de leurs peuples.

Ces reconstitutions sont cependant complexes à définir, car la preuve catégorique de l’origine de biens comme des traces écrites sont rares. Par exemple, la provenance d’objets artistiques peut être déterminée par leur comparaison avec d’autres artéfacts similaires provenant d’autres lieux. Ces objets sont cependant principalement associés à un commerce épisodique, et peuvent également résulter d’un don ou d’un héritage, ce qui induit un biais dans l’interprétation de la connectivité entre des sites anciens.

Au contraire, les coquilles d’huîtres sont probablement symptomatiques d’un réseau d’échange plus fréquent pouvant également servir à transporter des objets manufacturés, et qui pourraient servir de vecteurs réguliers d’exploration culturelle et d’information. Les huîtres sont également associées à un caractère exotique, puisqu’elles ont été transportées jusqu’à la table des riches depuis une localité distante, alors que leurs coquilles sont jetées dans des puits après consommation. En effet, il est connu que de hauts fonctionnaires de Rome importaient leurs huîtres d’Angleterre (il était déjà rapporté par Pline l’Ancien que les huîtres pouvaient survivre plusieurs semaines hors de l’eau avant consommation), ce qui prouve que le transport devait s’effectuer sur de longues distance, motivé par l’exotisme et le goût de ces mets raffinés, différent suivant leur origine. On peut citer par exemple les innombrables huîtres des sites antiques de Lyon, située à plus de 300 km de la côte. Ces coquilles permettent ainsi de s’affranchir du problème des incertitudes sur la provenance de biens précieux, en étudiant des objets présents sur les sites comme déchets.

Les coquilles d’huîtres sont fréquentes dans les sites préhistoriques côtiers et les sites historiques situés sur la côte et à l’intérieur des terres (plus de 300 sites en France), et sont généralement trouvées en grandes quantités. Les huîtres sont également les seuls fruits de mer consommés depuis l’Antiquité sur les côtes atlantiques et méditerranéennes, et un réseau de commerce à grande échelle, traversant de vastes régions de l’Europe, est probable, sachant que les Romains étaient de grands consommateurs d’huîtres.

Une équipe franco-suisse interdisciplinaire, composée d’archéologues et de géologues, se sont penchés sur la question. Les coquilles sont construites par l’huître au cours de sa croissance, à partir d’éléments chimiques présents naturellement dans l’eau de mer environnante. Les chercheurs de cette étude ont émis l’hypothèse que l’analyse chimique d’une coquille permettrait de retrouver la chimie de l’eau de la localité de vie de l’huître. Cette composition chimique serait unique à une localité donnée, contrôlée par l’érosion des formations géologiques des terres dont les produits sont amenés au littoral par les rivières. En d’autres termes, quel que soit l’endroit où on la trouve, une coquille garde la composition chimique de son milieu de vie d’origine.

Pour tester cette hypothèse, des coquilles d’huîtres actuelles (l’huître plate Ostrea edulis) et des coquilles archéologiques (Antiquité au XVIème siècle) d’origine géographique connue en France ont été analysées par une technique d’analyse géochimique de pointe à l’Université de Lausanne. Pour chaque coquille, plusieurs prélèvements ont été effectués pour la mesure de 14 éléments chimiques, qui seront considérés par la suite comme la « composition globale » de la coquille. Ces données ont ensuite été compilées et analysées par des méthodes statistiques. En première application, des coquilles issues du site antique de Cybèle, à Lyon, ont également été analysées pour tenter de déterminer leur origine. Une étude précédente avait proposé, sur critères morphologiques, la présence de deux groupes d’origine différente parmi ces individus, et la présence de coquilles d’organismes endémiques pour l’un des groupes avait suggéré qu’une partie de ces huîtres provenait de la façade méditerranéenne, et l’autre provenait probablement de la façade atlantique.

Les résultats des analyses chimiques ont montré qu’il était en effet possible de déterminer, par comparaison des compositions globales des coquilles, la région d’origine des huîtres. Les coquilles issues d’environnements de type marin ouvert (sans apports directs d’eau douce continentale), ne montrent pas de « signature » spécifique à leur localité, mais il y a une différence importante entre les compositions globales de coquilles atlantiques et méditerranéennes. De plus, de nombreux individus d’environnements d’embouchures de rivières et de fleuves sur la façade atlantique montre certaines mesures de composition globale des coquilles indissociables de la signature de l’eau atlantique d’environnements « marin ouvert ». Cependant, pour ces mêmes spécimens, d’autres mesures marquent une composition globale différente de la signature « atlantique », unique pour chaque groupe d’origine. Cette observation n’est au contraire pas faite sur les coquilles méditerranéennes, qui ont pour chaque groupe d’origine une composition globale unique. Les chercheurs pensent que cette différence peut être expliquée par l’absence de grandes marées sur les localités méditerranéennes, qui sont généralement de l’ordre d’une dizaine de centimètres (pour plusieurs mètres sur la façade atlantique). En l’absence d’un rythme alternant entre une influence de rivière puis de l’eau de mer, il n’y a qu’une seule composition globale (mer Méditerranée), et lorsque ce rythme est bien marqué (océan Atlantique), certaines périodes de la vie de l’huître sont dominées par une influence de l’eau de mer (composition globale commune de l’Atlantique) et d’autres périodes sont dominées par une influence d’eau de rivière (composition globale spécifique à la localité).

En particulier, les huîtres issues d’environnements d’embouchures de rivières et de fleuves ont une composition globale spécifique au bassin versant, même pour des groupes de coquilles provenant de la même baie. Cette interprétation a été effectuée à partir de trois groupes de coquilles de la baie de Marennes-Oléron (Charente-Maritime). Des coquilles actuelles issues d’un élevage ont la même composition globale que des coquilles du XVIème siècle issues de la même zone (Brouage, sous l’influence de la Charente), alors que des coquilles du Moyen-Âge, ayant été découvertes plus au sud de la baie sur le site de la Tour de Broue (visiblement sous l’influence de la Seudre), ont une composition différente. Les spécimens de la Tour de Broue, datés du XIème au XIVème s., ont exactement la même composition globale, quel que soit leur âge, ce qui confirme l’adéquation de la méthode pour toute période étudiée.

En utilisant ces données, l’analyse des coquilles d’origine inconnue du site antique de Cybèle montre plusieurs choses. Tout d’abord, les compositions des deux groupes sont légèrement différentes, ce qui confirme l’existence de ces groupes, initialement déduits de critères morphologiques. Ensuite, leur composition globale est, pour chaque groupe, unique, ce qui indiquerait une absence de rythme tidal important, ou un environnement d’origine de type marin ouvert. Enfin, leur composition globale est proche de celles des autres coquilles méditerranéennes analysées (provenant du Languedoc-Roussillon et de Corse). Toutes ces observations auraient tendance à signifier que les deux groupes sont originaires d’une localité sur la façade méditerranéenne, probablement dans la même région, mais dans des localités différentes (suffisamment pour que l’on puisse identifier ces différences entre les individus). Ainsi, les huîtres consommées à Cybèle durant l’Antiquité étaient importées à Lyon depuis une région (encore à définir) de la façade méditerranéenne.

Cette étude montre qu’il est en effet possible de définir l’origine géographique initiale de coquilles d’huîtres, consommées à n’importe quelle époque, pourvu que l’on ait une composition globale commune à des coquilles préalablement mesurées d’origine connue. Avec le temps, et l’analyse complémentaire d’un ensemble de coquilles de multiples localités côtières, il sera possible d’identifier la provenance de n’importe quelle coquille d’huître et, de proche en proche, reconstruire les réseaux de circulation depuis l’Antiquité.



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Fig. 1 : La coquille de l’huître pousse par incréments, en incorporant des éléments chimiques issus de l’eau de mer où elle vit. L’évolution temporelle de la chimie de l’eau locale est enregistrée le long de la coquille.




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Fig. 2 : Carte des localités des huîtres analysées au cours de cette étude. L’identification de l’origine des huîtres de Cybèle (Lyon) est confirmée méditerranéenne.


Référence
Vincent Mouchi, Camille Godbillot, Catherine Dupont, Marc-Antoine Vella, Vianney Forest, Alexey Ulianov, Franck Lartaud, Marc de Rafélis, Laurent Emmanuel, Eric P. Verrecchia, Provenance study of oyster shells by LA-ICP-MS, Journal of Archaeological Science, 132, 2021, 105418, doi.org/10.1016/j.jas.2021.105418.



Contact
Vincent Mouchi (Sorbonne Université, Station Biologique de Roscoff) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


L'équipement scientifique openSPIM - système de microscopie open-source - obtient le soutien financier de Rennes Métropole


 AHLeGall    22/06/2021 : 11:30

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Allocation d'Equipement Scientifique / AES 2021 de Rennes Métropole

Le transport de matière et d’énergie dans les milieux poreux, tels que les sols ou les roches, joue un rôle important dans de nombreux systèmes naturels, mais aussi industriels. Jouant un rôle clef pour les ressources en eau et les énergies fossiles, les écoulements poreux sont aussi au cœur de la transition énergétique, notamment dans des applications de géothermie, de stockage de CO2 ou de batteries.
De larges zones d’ombres demeurent néanmoins sur les lois physiques régissant le transport dans ces milieux fortement hétérogènes, ainsi que sur le couplage avec des processus bio-géochimiques. L'équipement scientifique openSPIM financé grâce au soutien de Rennes Métropole devrait permettre à Joris Heyman (CNRS, Géosciences Rennes) et à son équipe de répondre à ces questions en suspens.


Les développements récents des recherches sur le transport réactif en milieux poreux menés à Géosciences Rennes, obtenus notamment dans le cadre de l’ERC ReactiveFronts (2015-2020), de l’ANR SUCHY (2019-2023) et de l’ANR CO2-3D (2018-2022) ont démontré le rôle clef des écoulements tri-dimensionnels (3D) dans la dilution de la matière au cours des écoulements poreux1. Nous avons montré que l’étirement et le repliement du fluide lors de son transport à travers une matrice poreuse, bien que laminaire et en principe totalement prévisible, impose spontanément aux particules transportées des trajectoires dites « chaotiques » (figure 1), dont l’enchevêtrement exponentiellement complexe participe activement au mélange et la dilution. Ces dynamiques chaotiques génèrent des paysages chimiques hétérogènes insoupçonnés à très petites échelles2 (figure 2). Les leçons de cette découverte restent à tirer, notamment son impact sur l’activité bactérienne, massive dans les sols, et particulièrement sensible aux gradients chimiques.

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Figure 1: Reconstruction 3D des trajectoires "chaotiques" des écoulements à travers une matrice poreuse (empilement de billes). Crédits J.H.


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Figure 2 : Paysages chimiques hétérogènes observés a très petites échelles dans les écoulement poreux (sables). Crédits J.H.


Aucun appareil de mesure n’était aujourd’hui capable de sonder un tel couplage, qui s’effectue en 3D sur de larges échelles allant du micromètre (la bactérie) au centimètre (l’hétérogénéité poreuse). Le projet OpenSPIM, cofinancé par l’AES (Allocation d'Equipement Scientifique) de Rennes Métropole, l’ANR SUCHY, l’ANR CO2-3D et la MSCA MicroMix vise à construire un « macro »-scope 3D capable de résoudre l’ensemble de ces échelles. OpenSPIM ("Selective Plane Illumination Microscopy" ou "Microscope à feuille de lumière", figure 3) est un système émergent d’imagerie par nappe laser sous microscope, permettant d’imager en trois dimensions des échantillons de taille mésoscopique (de l’ordre du centimètre), à une résolution microscopique (de l’ordre du micromètre). Le développement de cette technique est extrêmement récent et fait l’objet de nombreuses publications à très fort impact3. Il permet d’obtenir de façon quasi-instantanée, non invasive et non destructrice, une image de la fluorescence d’un échantillon épais, possiblement vivant, sur un plan laser faisant face à un détecteur optique (microscope et caméra). L’utilisation de différentes longueurs d’ondes permet de mettre en évidence différentes parties de l’échantillon comme la matière organique (rayonnement uv) ou des « molecular probes », molécules chimiques fluorescentes passives ou réactives (rayonnement visible). Le déplacement de l’échantillon permet alors de reconstruire une image tri-dimensionnelle, bien plus nette, contrastée et précise qu’avec la microscopie à effet confocal (limitée en taille d’échantillon) ou de la microscopie à champ large (non sélective). Parmi tous les SPIM commercialisés, l’openSPIM est un système de microscopie open-source, très bon marché et à la pointe du développement scientifique, qui assure une bonne adaptabilité et versatilité pour la recherche ainsi qu’une grande évolutivité future (ajout d’objectifs, de caméras, de faisceaux lasers...).



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Figure 3 : Principe de la microscopie à feuille de lumière (SPIM). source : https://openspim.org/


L’équipement scientifique openSPIM permettra de répondre à ces questions en levant le verrou technologique posé par la visualisation microscopique classique. En effet, il donne la possibilité d’observer en temps réel des échantillons de roches et de sols (rendus transparents par ajustement d’indice optique) sur des échelles de l’ordre du micromètre au centimètre, pour y étudier des processus dynamiques de mélange et de réactivité entre écoulements, solutés et particules chimiques, et surfaces, ainsi que leur interaction avec les micro-organismes (bactéries, biofilms, swimmers, macro-invertébrés). Soutenu par l’AES Rennes Métropole, cet équipement aura une place centrale dans l’OSUR, permettant des collaborations multidisciplinaires entre biologistes, hydrogéologues et physiciens.



1 Heyman, J., Lester D.R., Turuban, R., Méheust Y. Le Borgne T., Stretching and folding sustain microscale chemical gradients in porous media. Proceedings of the National Academy of Sciences May 2020, 202002858; DOI: 10.1073/pnas.2002858117
2 Heyman J., Lester D. R. and Le Borgne T., Scalar Signatures of Chaotic Mixing in Porous Media. Phys. Rev. Lett. 126, 034505
3 Voir par exemple : Huisken et al. Science 2004, Keller et al. Science 2008, Chhetri et al. Nature Methods 2015 , Wu et al. Nature Biotechnologies 2013.





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Joris Heyman (CNRS, Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (CNRS, OSUR multiCOM) / @


ECOBIO célèbre ses 25 ans


 AHLeGall    22/06/2021 : 11:11

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Depuis 25 ans, ECOBIO trace la voie du développement durable

Née en 1996 de la fusion de laboratoires thématiques, ECOBIO (Université de Rennes 1/CNRS) faisait alors de Rennes un site pionnier par l’émergence d’un pôle en environnement centré sur l’étude des écosystèmes, de la biodiversité et de l’évolution. Forte aujourd’hui de ses 160 personnels à l’œuvre de l’Europe à l’Antarctique et de sa réputation internationale d’excellence scientifique, l’unité est en mesure d’éclairer et d’aider à la prise de décision sur deux stratégies d’action du développement durable : préservation de la biodiversité et gestion sobre des ressources du vivant...

ECOBIO est une des unités fondatrices du CAREN, puis de l'OSUR.


>>> La suite sur le site de l'université de Rennes 1 >>>

>>> Le reportage photos réalisé par CNRS Images >>>

>>> L'interview de Joan van Baaren par TVR >>>

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