Le projet BioDISSPOL s’inscrit dans l’Axe 1 de GESIPOL : « Améliorer et consolider les méthodes de diagnostic de sites et la caractérisation des sources de pollution ». L’approche proposée se veut complémentaire des données classiquement obtenues sur le degré de pollution d’un site par un suivi physico-chimique. Elle vise à appliquer :

1. des biomarqueurs (présence et abondance de gènes impliqués dans les voies de dégradation microbiennes ; biodiversité et capacité métabolique globale par métagénomique de la communauté naturelle s’un site) pour renseigner sur le potentiel intrinsèque de dégradation de la communauté microbienne naturelle d’un site et assurer le suivi d’une atténuation ou d’une bioremédiation sur site

2. le marquage isotopique composé spécifique (CSIA), outil puissant et direct pour évaluer la biodégradation in situ qui conduit à un changement significatif de la composition isotopique du polluant et pour identifier les sources des polluants et tracer leur migration dans les aquifères. A terme, leur couplage doit permettre de mieux appréhender la faisabilité et d’orienter le développement de stratégies de bioremédiation sur site basées sur des processus microbiens. Les polluants ciblés dans BioDISSPOL sont les solvants chlorés, composés de synthèse très toxiques et volatils, considérés comme les polluants les plus répandus dans les eaux souterraines.

En 2016, la base de données nationale BASOL recense plus de 400 sites pollués par des solvants chlorés, principalement du PCE et du TCE. En s’appuyant sur un site atelier principal, l’enjeu du projet est de démontrer la pertinence de l’utilisation de biomarqueurs moléculaires spécifiques pour la caractérisation et le suivi de site, leur applicabilité et leur plus-value, en combinaison avec des mesures isotopiques et des mesures physico-chimiques. Ce projet met également l’accent sur le transfert et l’innovation technologique orientés vers les besoins réels des marchés du domaine de la gestion et de la remédiation des sites et sols pollués, en intégrant une démarche de mise à disposition des gestionnaires de site et bureau d’étude d’une boîte à outils pour la surveillance et la gestion de sites pollués.

A l’échelle « site », les résultats de chimie, isotopie, cartographie de l’abondance d’un panel de gènes fonctionnels et cartographie microbienne obtenue par une approche de métagénomique ciblée, ont été acquis pour les trois quatres campagnes, sur 12 piézomètres situés en zone source, dans le panache de pollution et en bordure de panache. L’ensemble des données permet de mettre en évidence une biodégradation par déhalorespiration des chloroéthènes présents dans la nappe, à l’aide de 1) la mesure de la communauté microbienne endogène (gènes fonctionnels de la déhalorespiration et identification taxonomique de genres déhalogénants) et 2) le marquage isotopique de la biodégradation des éthènes chlorés mesurés dans les eaux du site indiquant une biodégradtion in situ entre la source, le panache et la frange. A l’échelle « laboratoire », les expériences de biodégradation sous différentes conditions redox et ajout de substrat ont confirmé le potentiel de la communauté microbienne du site à dégrader le PCE, cis¬-DCE, CV et DCM, même à des teneurs très élevées (de l’ordre du mg pour le DCE). Les données expérimentales acquises permettent de mieux interpréter les résultats issus d’un site complexe, notamment par l’acquisition de facteurs d'enrichissement isotopique spécifiques au site, qui sont utilisés pour affiner l’évaluation de la biodégradation in situ par AICS.

Au vue de ces résultats, le site atelier présente un cas d’étude idéal pour mettre en lien ces approches et identifier une boite à outils d’indicateurs moléculaires et isotopiques pour un diagnostic de site qui va au-delà de ce que peut apporter seule la chimie. La deuxième année du projet s’est centrée sur l’interprétation et la mise en relation de l’ensemble de ces données afin de : corréler les profils microbiens avec les conditions physico-chimiques par analyse de données multivariées à partir d’une matrice environnementale complexe incluant profils microbiens, valeurs de fractionnement isotopique et données physico-chimiques ; traiter les données de diversité microbienne à l’aide de méthodes statistiques permettant de mettre en avant les genres et espèces significativement présents ou absents selon les zones source, panache, frange du site ; analyser l’ensemble des données d’un point de vue diagnostic de site, en prenant en compte les approches « traditionnelles » de mesure de taux de déchlorination pour mettre en évidence la plus-value des bioindicateurs et des approches isotopiques et identifier les outils pertinents à rendre disponible pour les gestionnaires de site et à intégrer dans les méthodologies de diagnostic environnementale ; co-interpréter des résultats des biomarqueurs microbiens, d’AICS et des expériences de biodégradation ex-situ avec ceux des analyses hydrochimiques, par une démarche similaire à celles précédemment utilisées (par ex. dans es guides USEPA) afin de réaliser la caractérisation chimique et microbiologique du site puis de dégager un concept générique, transposable à d’autres sites, d’évaluation de l’atténuation naturelle utilisant la réponse de biomarqueurs et l’isotopie. L’objectif de ce projet étant de renforcer le diagnostic de ce type de site pour évaluer un potentiel d’atténuation de la pollution et fournir de nouveaux outils de surveillance et de gestion aux gestionnaires de site et bureaux d’étude.

Valorisation dans divers colloques en 2017 :

• Hermon et al. (2017) Dichloromethane degradation in groundwater multi-contaminated by organohalides: coupling biomolecular and compound-specific isotope analyses. Dehalocon II, 26-29 mars 2017, Leipzig, Allemagne

• Hellal et al. (2017) Microbial molecular and isotopic biomarkers of chloroethene (PCE, TCE, DCE, CV) biodegradation to evaluate natural attenuation contaminated plumes: which added value? Aquaconsoil, 26-30 juin, Lyon, France

• Denonfoux et al. (2017) Microbial biodegradation of chloroethenes in groundwater using next generation molecular and stable isotope analyses. FEMS, 9-13 juillet 2017, Valence, Espagne

• Vuilleumier et al. (2017) Blindspots of chlorinated solvent degradation revisited. Gordon Research Conference, 16-21 juillet 2017, South Hadley, US.

Applications :

• une nouvelle offre de services basée sur l’innovation des résultats de cette recherche à travers la définition d’une boîte à outils pour les gestionnaires de sites et bureau d’étude ;

• un outil innovant (méthodologie technique moléculaire et pipeline information d’analyses des données) pour l’étude parallélisée par séquençage de gènes fonctionnels impliqués dans les voies de biodégradation des COHV ;

• un outil innovant (méthodologie technique moléculaire et pipeline information d’analyses des données) pour l’étude parallélisée par séquençage à haut-débit de gènes d’identité et de fonction des communautés microbiennes impliquées dans les voies de biodégradation des COHV.

Coordinateur

• BRGM

Partenaires

• Université de Strasbourg,
• GenoScreen

Début et fin de projet

• Août 2015 à Août 2018

Montant total projet

• 619 000 euros

Montant de l'aide Ademe

• 289 000 euros