PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé

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1 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
- impact environnemental - risque sanitaire Activités extractives => Objectifs des recherches menées au sein de l’équipe PoMES: (i) élucider les processus biogéochimiques et les biotransformations qui contrôlent le transfert des métaux et métalloïdes des zones minières vers l’hydrosystème aval (ii) mieux comprendre les enjeux sanitaires et sociaux qui découlent de l’exposition des populations humaines les plus vulnérables dans différents contextes miniers des pays du Sud. Les activités extractives sont à l’origine d’une contamination de l’environnement par certains métaux et métalloïdes. A l’impact environnemental s’ajoute le risque sanitaire, particulièrement prégnant pour des populations vulnérables dans certains pays du sud. Les questions auxquelles nous nous intéressons s’inscrivent dans la continuité des travaux antérieurs de l’équipe. Elles concernent l’impact des pollutions minières sur la diversité taxonomique des communautés microbiennes qui colonisent les environnements miniers, que ce soit au niveau des eaux, des sédiments ou des sols, et qui ont nécessairement un impact sur le fonctionnement général de l’écosystème. Par ailleurs, on s’intéressera à l’action des microorganismes, via certaines fonctions, sur le cycle des métaux et métalloïdes dans les milieux contaminés et aux conséquences de ces processus microbiens sur la mobilité des polluants. Enfin, on s’attachera à déterminer comment les processus naturels d’atténuation pourraient être utilisés dans des systèmes de bioremédiation? A l’autre extrémité du monde vivant il y a l’être humain, et finalement on connait assez mal les enjeux sanitaires et sociaux qui découlent de l’exposition des populations humaines aux pollutions d’origine minière, en particulier pour des populations vulnérables dans certains pays du Sud. Les activités extractives sont à l’origine de pollutions par certains métaux et métalloïdes qui affectent durablement les milieux aquatiques. À l’impact environnemental s’ajoute le risque sanitaire, particulièrement prégnant pour des populations vulnérables de certains pays du sud. Les principaux objectifs sont : (i) d’élucider les processus biogéochimiques qui contrôlent le transfert des métaux et métalloïdes en aval des zones minières, particulièrement ceux impliquant des microorganismes, (ii) d’évaluer l’impact des pollutions métalliques sur la diversité et le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes, responsables des grands processus biologiques, afin d’estimer le niveau d’altération de l’écosystème étudié et d’évaluer les capacités adaptatives des micro-organismes, (iii) de mieux comprendre les enjeux sanitaires et sociaux qui découlent de l’exposition des populations humaines les plus vulnérables dans différents contextes miniers des pays du Sud. Ces recherches bénéficient de la collaboration étroite entre géochimistes, microbiologistes et épidémiologistes permettant la mise en œuvre des méthodes récentes de caractérisation des milieux contaminés et de traçage des expositions (spéciation, micromesures, isotopie, génomique environnementale) Journées HSM 19 & 20 juin 2017

2 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
Personnel impliqué: 12 permanents dont : -> 4 Chercheurs IRD -> 2 Maîtres de Conférence UM -> 2 Chercheurs CNRS -> 1 Ingénieur de Recherche CNRS -> 3 Assistant Ingénieur et Technicien CNRS 6 doctorants Spécialités : -> Microbiologie -> (Bio)géochimie -> Epidémiologie -> Transport en milieu poreux

3 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
Biogéochimie des environnements miniers: 1- Thématiques De l’observation des processus naturels d’atténuation dans les environnements miniers – drainages, stériles - au développement de méthodes de bioremédiation Observations interface eau/sédiment Etude des processus biogéochimiques en laboratoire Processus de biotransformation/mobilisation/piégeage de As, Sb,… Microorganismes impliqués Spéciation liquide et solide, Microsondes Séquençage haut débit, CARD-FISH Isotopie (Sb) Modélisation (bio)- géochimique … Facteurs de contrôle : -physico-chimiques -microbiologiques OSU OREME Application in situ: Traitement biologique des eaux minières arséniées ANR IngECOST-DMA Impact des communautés microbiennes en contexte de phytostabilisation de stériles miniers Oujda, Kettara, Maroc L’un des objectifs de l’équipe c’est de poursuivre les observations sur les environnements minier, en particulier l’observation des processus naturels d’atténuation des métaux et métalloïdes, que ce soit dans les drainages de mine ou les stériles, mais également d’aller davantage vers le développement de méthodes de bioremédiation. Nous focaliserons nos observations à l’échelle de l’interface eau/sédiment, à l’aide de différents outils tels que la spéciation liquide et solide, les microsondes, la biologie moléculaire et l’isotopie (en particulier l’isotopie de l’antimoine), permettant de mieux comprendre les processus mis en jeu et identifier les microorganismes impliqués. Nous étudierons ces processus en laboratoire afin d’identifier les facteurs de contrôle physico-chimiques et microbiologiques et enfin nous irons jusqu’à tester certaines méthodes de bioremédiation in-situ, en particulier un système de traitement biologique des eaux minières arséniées dans le cadre de l’ANR IngECOST-DMA et nous travaillerons sur les communautés microbiennes associées à la mise en place d’un couvert végétal sur des stériles miniers au Maroc. Développement de méthodes de bioremédiation (différentes échelles) Journées HSM 19 & 20 juin 2017

4 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
Biogéochimie des environnements miniers : 2- Collaborations Observatoire « Carnoulès » de l’ OSU OREME et ANR IngECOST-DMA : BRGM Orléans IMPMC Paris GMGM Strasbourg Partenaires privés : IRH-IC, SolEnvironment Chantier Mines Maroc: LMBM, Université Mohammed V de Rabat LMCE, Université de Cadi Ayyad de Marrakech Chantiers Gardon, Rio Tinto et lacs Alpins : GET Géosciences Environnement Toulouse EDYTEM Chambéry Journées HSM 19 & 20 juin 2017

5 Environnement et santé: 1- Thématiques
PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé Environnement et santé: 1- Thématiques Pollutions par les éléments inorganiques dans les Andes et impacts Contexte minier polymétallique (Pb, As, Cd, Sb…): quels apports des isotopes de Sb pour décrire le cycle biogéochimiques, les transferts et l’exposition humaine Arsenic d’origine naturelle: exposition humaine, adaptation métabolique et génétique Facteurs de risque du cancer du foie: les éléments inorganiques, cofacteurs d’une forme clinique rare ? Exposition aux hydrocarbures dans le contexte pétrolier équatorien État de santé perçu en contexte contaminé comme proxy de l’impact sanitaire Exposition aux pesticides en milieu urbain au Cameroun Exposition (AchE + bracelets) et état de santé perçu Exposition à l’arsenic des populations du nord du Burkina Faso Descriptions, déterminants socio-environnementaux et perception du risque Pollutions multi-sources et exposition des populations à Fos sur Mer Collaboration enquêtes sur les niveaux de contamination et leurs déterminants socio-environnementaux et la perception des risques Inhibition de l’acethylcholinesterase est un biomarqueur de l’exposition aux pesticides Journées HSM 19 & 20 juin 2017

6 Environnement et santé: 2 – Collaborations
PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé Environnement et santé: 2 – Collaborations GET : Géosciences Environnement Toulouse IGE : Institut des géosciences de l’environnement (Grenoble) EMA : Ecole des Mines d’Alès PHARMADEV: Pharmacologie et biologie du développement Institut Eco-citoyen de Fos-sur-Mer Institut de Génétique, La Paz, Bolivie Université Technique d’Oruro, Bolivie Institut national du cancer du Pérou, Lima Université Simon Boliviar, Quito, Equateur Univ de Ngaoundéré (LMI Picass’Eau), Univ Yaoundé I, IRGM (CRH/LAGE), Cameroun Karolinska Institutet, Stockholm, Suède Journées HSM 19 & 20 juin 2017

7 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
Spécificité des travaux scientifiques par rapport aux autres UMR : Peu d’équipes pluridisciplinaires (géochimie, microbiologie et épidémiologie), en France, spécialisées sur les impacts environnementaux et sanitaires des pollutions minières L’étude des processus couplés chimie/microbiologie : -> proximité géographique des laboratoires de chimie et microbiologie et chantiers communs favorise le montage de projets à l’interface chimie/microbiologie, la conception, la planification et le suivi commun d’expérimentations L’étude de l’exposition environnementale aux métaux/métalloïdes et l’impact sanitaire : -> Disponibilité des outils d’analyse chimique et compétences associées pour la caractérisation (et le traçage?) de l’exposition aux métaux/métalloïdes (analyse multi-élémentaire, spéciation, isotopie sur matrices biologiques) Atout tutelle IRD: chantiers au Sud où l’impact environnemental et sanitaire de l’activité minière est prégnant Journées HSM 19 & 20 juin 2017

8 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
A développer…? Développer les questions de recherche s’appuyant sur nouvel outil MC-ICP-MS : - traçage de sources et processus (biotique et abiotique) de transfert des métaux/métalloïdes dans les BV soumis aux pollutions minières - traçage des expositions aux métaux Ex: projet ANR Isotopie Sb Aller plus loin dans l’étude du fonctionnement des écosystèmes miniers , comme l’écosystème épurateur de Carnoulès au niveau fondamental (métatranscriptomique; projet France Génomique) et appliqué (projet Gesipol ADEME) Développer le volet transfert de contaminants métalliques sur le réseau hydrographique en aval des mines / historique de la contamination?: - en lien avec hydrologues HSM - en lien avec hydrogéologues HSM - en partenariat (archives sédimentaires): GM, EDYTEM Développer la modélisation couplée processus (bio)-géochimiques / transport pour la modélisation des expérimentations de laboratoire et in-situ? Accéder aux nouveaux outils en environnement-santé pour évaluer l’exposition aux polluants de l’environnement: métabolomique Exposition médicale et environnementale au lithium (comparaison Nord/Sud, collaboration CHU Montpellier)?

9 PoMES – Pollutions Minières, Environnement et Santé
Perspectives/Effectifs Développer collaborations avec géochimistes « Mines » ESAH (réponse AO GESIPOL) Quels recrutements? CNRS: Géochimie isotopique, traçage des sources et des processus de transfert des contaminants métalliques dans les milieux aquatiques. IRD: Géochimie isotopique des métaux appliquée aux problématiques Environnement-Santé Journées HSM 19 & 20 juin 2017