Transformation des herbicides et de l'azote dans les zones saturées et non saturées des captages d'eau potable.

Transformation of herbicides and nitrogen in the saturated and unsaturated zones of drinking water catchments.

• Auteur / Autrice : Olivia Renard
• Direction : Remy Guyoneaud
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physio biologie
• Date : Inscription en doctorat le 26/09/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Pesticides

Cycle de l'azote

Transformation microbienne

Bassins versants agricoles intensifs

Pesticides

Nitrogen cycle

Microbial transformation

Intensive agricultural water catchments

Résumé

Ce projet se concentre sur le transport et les transformations des pesticides du sol agricole vers les eaux souterraines, en explorant spécifiquement leur relation avec le cycle de l'azote. Le projet dans son ensemble vise à déterminer les mécanismes et les voies de transformations des herbicides en relation avec le cycle de l'azote. Pour atteindre ces objectifs nous nous intéresserons à plusieurs questions : Quel est le rôle de la zone non saturée dans la transformation des herbicides et leur effet sur les communautés bactériennes ? Pourquoi les herbicides persistent-ils dans les eaux souterraines et comment se transforment-ils ? Le cycle de l'azote affecte-t-il la transformation des herbicides dans la zone non saturée et l'aquifère ? Pour atteindre ces objectifs, la thèse portera à la fois sur la solution des sols et les eaux de captage du sud-ouest de la France. Ces eaux sont caractérisées en termes de teneur en pesticides. La thèse suivra d'abord la (bio)-dégradation de l'atrazine, du S-métolachlore, de la 4-diméthylaminopyridine (DMAP) et du 2,4,5,6-tétrachloroisophthalonitrile (chlorothalonil) dans ces échantillons ainsi que qu'étudiera les communautés microbiennes colonisant et se développant dans de tels échantillons. L'investigation des communautés microbiennes impliquera le séquençage de l'ADN et de l'ARN par MiSEQ mais aussi la culture (avec éventuellement l'isolement, la caractérisation et la description ultérieure) des acteurs qui dégradent efficacement les pesticides dans ces échantillons. Cette partie du travail est essentielle pour aller plus loin dans le travail. Enfin, la thèse mènera une démarche expérimentale (en microcosmes) pour mieux caractériser, en fonction des résultats obtenus dans les deux premières étapes, la biodégradation de pesticides sélectionnés en combinant des mesures chimiques (concentrations en nutriments, pesticides et produits de transformations), signature isotopique (nutriments et pesticides) ainsi que des données microbiologiques (MiSEQ, éventuellement bioaugmentation) afin d'obtenir des données sur les voies et la cinétique de transformation des pesticides, la concentration en azote et la diversité et l'activité bactérienne associée à cette dégradation dans la zone non saturée.

This project focuses on the transport and transformations of pesticides from agricultural soil to groundwater, specifically exploring their relationship with the nitrogen cycle. The project as a whole aims to determine mechanisms and pathways of herbicide transformations in relation to the nitrogen cycle. To reach these goals we will focus on several questions: What is the role of the unsaturated zone in the transformation of herbicides and their effect on bacterial communities? Why do herbicides persist in groundwater and how are they transformed? Does the nitrogen cycle affect the transformation of herbicides in the unsaturated zone and the aquifer? To reach these goals, the PhD will focus on both soil solution and catchment waters from the south Western part of France. These waters are characterized in terms of pesticides content. The PhD will first follow the (bio)-degradation of atrazine, S-metolachlor, 4-dimethylaminopyridine (DMAP) and 2,4,5,6-tetrachloroisophthalonitrile (chlorothalonil) in these samples as well as investigate the microbial communities colonizing and developing in such samples. The investigation of the microbial communities will involve DNA and RNA MiSEQ sequencing but also culturing (with eventually subsequent isolation, characterization and description) of the actors that effectively degrade the pesticides in these samples. This part of the work is essential to go further in the work. Last but not least the PhD will run an experimental approach to better characterize, depending on the results obtained in the first two steps, the biodegradation of selected pesticides by combining chemical measurements (nutrients, pesticides and transformation products concentrations), isotopic signature (nutrients and pesticides) as well as microbiological data (MiSEQ, eventually bioaugmentation) in order to obtain data on pesticide transformation pathways and kinetics, nitrogen concentration and bacterial diversity and activity associated with this degradation in the unsaturated zone.