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De la CONtamination à la bioREMédiation (DECOREM)

Animatrice : Anne PROBST (DR CNRS)

La bioremédiation est un domaine de l’ingénierie écologique qui par la mise au point d’outils biologiques, vise à atténuer voire résoudre des problèmes de contamination du milieu naturel (eau, sol ou atmosphère), et à rétablir ou à maximiser un service écosystémique. Les écosystèmes sont soumis à des impacts de contaminations ponctuelles mais aussi de façon plus insidieuse à des contaminations diffuses. Pour atteindre des objectifs de bioremédiation, il reste de nombreuses  pistes de recherche  à explorer en raison de la multiplicité des molécules ou des éléments générés (nutriments en excès, métauxs.l.dont éléments émergents, radionucléides, nanoparticules, pesticides, HAP, substances médicamenteuses et leurs dérivés, etc.), de leurs sources multiples, des transferts complexes dans les milieux terrestres et aquatiques, de leurs transformations et/ou complexations dans les compartiments environnementaux interconnectés, de leur spéciation et de leur disponibilité, enfin de leurs effets écotoxicologiques sur le vivant aux différentes échelles de l’organite aux organismes et aux communautés, jusqu’à l’écosystème. Par ailleurs, la contamination des écosystèmes est aujourd’hui concomitante à des changements globaux qui affectent les écosystèmes à différents niveaux.Si les organismes vivants peuvent subir des contaminations, certains sont capables par leur capacité de résistance, leur organisation structurelle et leur fonctionnalité dans les milieux, de modifier le comportement des contaminants, leur distribution au sein des compartiments des milieux, les propriétés physico-chimiques des récepteurs, etc. Les effets de la contamination peuvent varier en fonction de la sensibilité et de la capacité d’adaptation des organismes et de résilience des systèmes. Selon les espèces, les organismes ou les communautés peuvent donc être de précieux indicateurs de la contamination qui renseigne sur des niveaux d’alerte des effets des contaminations et/ou contribuer aussi à la remédiation de certains contaminants par leur rôle « d’ingénieurs écologiques » (transformation de certaines molécules, piégeages, redistributions, bioaccumulation, etc.) et par la structuration des communautés. Les fonctions biologiques qui font l’objet de recherches dans notre laboratoire ont la capacité à réduire la charge en polluants du milieu. Ces recherches sont des sources d’application en bioremédiation et représentent un potentiel de connaissances à transférer vers le génie des procédés. Les services écosystémiques constituent ainsi un des enjeux forts à optimiser dans la régulation des contaminants : comprendre le fonctionnement des ingénieurs de l‘écologie aux différentes échelles de l’environnement et pouvoir se servir de ces connaissances pour favoriser les techniques de bioremédiation et améliorer la capacité de résilience des écosystèmes.

Les dernières prospectives de l’INEE ont mis en avant la nécessité de répondre à des grands enjeux pour l’écologie fonctionnelle et l’environnement, à savoir comprendre les sources, les transferts et les effets des contaminants aux différentes échelles de la complexité des écosystèmes, ainsi que mettre en évidence des solutions de remédiation issues des « potentiels naturels » des écosystèmes. Pour répondre à ces enjeux, il est fondamental de pouvoir travailler dans une dynamique d’interdisciplinarité de la recherche, aux différentes échelles spatiales et temporelles de l’environnement, des organismes aux communautés. Avec ses compétences en écologie fonctionnelle des communautés dans les milieux aquatiques et terrestres aux échelles actuelles et passées, en biogéochimie et écotoxicologie des milieux, avec prise en compte du rôle des organismes dans la dynamique des transferts de polluants etvice versa, EcoLab a tous les atouts pour répondre à de grands questionnements transverses faisant appel à l’interdisciplinarité et à vocation finalisée.  

Pour lever certains verrous et répondre à ces enjeux, l’axe DECOREM propose de favoriser la mise en commun de compétences des écologues, des écotoxicologues et des biogéochimistes, de leurs concepts, de leurs approches, de leurs techniques et outils, à travers  la mise en œuvre de projets communs interdisciplinaires. Ces projets s’appuieront sur des sitesin natura, des sites observatoires, des expérimentations en microcosmes et mésocosmes, des outils de modélisation permettant de  conceptualiser des approches pertinentes pluridisciplinaires et intégratives des interactions des impacts anthropiques de contamination sur l’environnement et de leurs rétroactions, jusqu’aux applications de bioremédiation. Cet axe sera l’occasion de pouvoir ouvrir vers des prospectives de bioremédiation pour des changements plus globaux (gaz à effet de serre) ou des recherches sur des « bioremédiations du passé (analyses paléo) ». Des prises de risque innovantes seront soutenues, des participations à des colloques ou des rédactions de travaux communs seront des voies de valorisation privilégiées. Des sujets de thèse interdisciplinaires seront également soutenus au sein de l’axe.

Quelques pistes de réflexion qui pourraient être abordées pour atteindre les objectifs de bioremédiation :

  • multi-contamination – multi-effets à différentes échelles d’observations dans la chaine trophique  ;
  • interactions changements globaux abiotiques et contaminations  ;
  • impact des polluants sur les structures des communautés et les fonctions des organismes ;
  • rôle fonctionnel des organismes dans le milieu et « spéciation » des contaminants ;
  • indicateurs d’effets ou d’état de santé des milieux et élaboration de limites critiques ;
  • bioremédiation écologique optimisée : organismes ingénieurs, zones tampons ;
  • modélisation intégrative des transferts de contaminants, de leurs effets, de solutions d’atténuation : hiérarchisation et simplification des processus, prise en compte des interactions biotiques-abiotiques.
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