M Devers-Lamrani, N Rouard et F Martin-Laurent Optimisation des processus contribuant à l’atténuation naturelle : cas de la biodégradation des pesticides au sein des bandes enherbées M Devers-Lamrani, N Rouard et F Martin-Laurent S Pesce et B Montuelle Thanks Mister Chair Man for the nice introduction. First of all I would like to thank the organizers for offering me the opportunity to introduce the morning session dedicated to the study of the interactions between pesticides and microorganisms. The topic my talk will . Laboratoire de Microbiologie du Sol et de l’Environnement (UMR MSE) INRA/UB, 17 Rue Sully, BP 86510, 21065 DIJON, FRANCE. Cemagref, UR QELY, 3 Quai Chauveau, CP 220, 69336 LYON, FRANCE Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Plan Introduction: le sol un biofiltre conditionnant l’écodynamique des pesticides (pollution diffuse) Fonctionnement des bandes enherbées Résultats 2009 Travaux envisagés en 2010 Perspectives Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Introduction: le sol un biofiltre conditionnant l’écodynamique des pesticides (pollution diffuse) Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Importance des fonctions ecosystémiques du sol pour la qualité de l’environnement Pesticides et engrais Impact sur la qualité de l’air (gaz à effet de serre) Impact sur la qualité du sol Impact sur les cycles géochimiques N cycle C cycle Impact sur l’eau (nitrates, pesticides) Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution Enzymes in the Environment, Viterbo, Italy

Diversité microbienne du sol Un réservoir de biodiversité responsable des fonctions ecosystémiques des sols Diversité microbienne du sol Le sol: - reservoir de biodiversié microbienne - patrimoine naturel 1 g of soil 1 milliard de bacteries 1 million d’espèces 1 million de champignons 10 000 to 100 000 d’espèces 1.500 t/ha 3.500 t/ha Microbiote= composante de la qualité des sols Qualité de l’environnement Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Biodégradation des pesticides: co-metabolisme vs metabolisme Rappels… dans le sol la dégradation des pesticides est principalement contrôlée par les microorganismes, Deux voies principales sont généralement décrits: metabolisme (biodegradation) versus co-metabolisme (biotransformation, «dégradation gratuite »)… 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (days) % mineralisation of the initial amount of pesticides added co-metabolism metabolism Différentes cinétiques de dégradation: Metabolisme: cinétique du 1er ordre, source de nutriments, minéralisation complete (pesticide → C02+NH4). Co-metabolisme: cinétique d’ordre 0, ni source de C ni source d’énergie, accumulation de métabolites. Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Les pesticides exercent une pression de sélection sur la microflore du sol Traitement pesticides Biodiversité microbienne Adaptation ? Diversité Densité Activité ? Facteur abiotique: Climat, pratique culturale,… Facteurs biotiques: plantes, vers de terre,… Refer here to the talk of Sebastian for microbial adptation and to the talk of Olivier Crouzet for the question about pesticide ecotoxicology Devenir des pesticides dans l’environnement Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

2. Fonctionnement des bandes enherbées Résultats 2009 Travaux envisagés en 2010 Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Biodégradation des pesticides dans les bandes enherbées Dispositif expérimental de la Morcille -Cemagref : Aménagement compensatoire. Contexte viticole (Beaujolais). Zone instrumentée Minéralisation du diuron: vigne, bande enherbée exposée, bande enherbée contrôle, Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Minéralisation du diuron dans les bandes enherbées L’exposition à l’herbicide conditionne l’activité microbienne responsable de la minéralisation du diuron. diuron L’exposition conditionne l’efficacité de la bande enherbée: - résidus dans la phase extractible au méthanol - résidus liés dans la bande enherbée contrôle. Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Fonctionnement des bandes enherbées? Quantité de diuron minéralisée Quantité de diuron non-extractible Comment fonctionne la bande enherbée? Formation de résidus liés, Ecodynamique des pesticides, Effet rhizosphère? ANR ECOGER, PAPIER, Montuelle et al. 2008 Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Fonctionnement des bandes enherbées: étude 2010 -Analyse du potentiel de minéralisation du diuron marqué au 14C dans la bande enherbée exposée ou non (à différents horizons, en couplage avec le suivi de la dynamique des pesticides dans le dispositif expérimental) Echantillonnage Sol rhizosphérique, 0-20 cm 20-40 cm Vers l’amélioration du fonctionnement de la bande enherbée Essai d’ingénierie écologique: bioaugmentation ou biostimulation Avec un consortium dégradant le diuron (bioaugmentaion) Avec une source de C (cellulose) ou d’azote (arginine) Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Perspectives Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Connectivité des milieux: « adaptation » un marqueur intégré de l’impact des contaminations diffuses? Exposition Impact Exploration de l’apport de techniques moléculaires (activités, ADN/PCR), pour le développement d’un outil intégratif permettant de: mesurer l’impact de l’exposition sur l’adaptation des communautés, apprécier les capacités d’atténuation naturelle des différents compartiments du paysage (parcelle agricole, bande enherbée, zone humide, zone rivulaire). Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

Merci pour votre écoute! Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution