Transfert des poussières de route dans la zone critique : quantification dans les compartiments terrestres et aquatiques et impact sur les organismes vivants

Transfer of road dust in the critical zone: quantification in terrestrial and aquatic compartments and impact on living organisms

• Auteur / Autrice : Zoé Arrigoni
• Direction : Emmanuel Naffrechoux, Emilie Realis-doyelle
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biodiversité, écologie, environnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2025
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Ingénierie Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Zone Critique

Mots clés

Mots clés libres

Poussières de Route

Ecotoxicologie

Ecosystèmes

Particule

Réseau trophique

Road Dust

Ecotoxicology

Ecosystem

Particle

Food web

Résumé

Ce projet de recherche concerne l'étude de la pollution de la zone crique causée par les poussières de chaussées (RD pour l'acronyme anglophone de Road Dust). Ces poussières, représentant une source de pollution émergente, sont constituées d'un mélange de particules de dimensions comprises entre 0,1 et 200 µm. Elles sont générées par l'abrasion des pneus (TW pour tyre wear), des freins (BW pour brake wear) et du revêtement des routes (RW pour road wear) lors de la circulation des véhicules motorisés. Ces poussières sont constituées des minéraux et de l'asphalte du revêtement routier, de métaux, de caoutchouc synthétique et d'additifs organiques à la gomme des pneus. Elles peuvent être transférées de la source d'émission via l'atmosphère pour les particules les plus fines (<10µm) ou via le ruissellement des eaux de pluie pour les particules plus grosses jusqu'aux milieux environnants, et impacter négativement les organismes aquatiques ou terrestres. Au sein de ces poussières, les particules d'usure de pneus et de route (ou TRWP pour l'acronyme de tyre road wear parcles) posent depuis quelques années de nouvelles préoccupations environnementales, nécessitant une compréhension approfondie de leur distribution dans les différents compartiments des écosystèmes anthropisés pour une évaluation précise des risques associés à leur présence. Le travail de thèse mobilisera des compétences en chimie de l'environnement et en écotoxicologie. Il vise à (i) identifier les voies de transfert principales des TRWP aux milieux aquatiques et terrestres, en évaluant leur présence dans les sols, les sédiments et les eaux ; (ii) analyser la spéciation in-situ de certains xénobiotiques organiques ou métalliques, en identifiant leurs formes chimiques et leur bioaccumulation ; et (iii) évaluer les impacts toxiques de ces particules sur des organismes terrestres et aquatiques, via une approche multiparamétrique comprenant des paramètres physiologiques (survie, croissance, alimentation, reproduction), comportementaux et de stress (oxydatif et neurotransmetteur). Les expérimentations comporteront une approche in natura pour les deux premiers objectifs et une autre in vitro pour le troisième. Les organismes présents dans les compartiments terrestres (oligochètes) et aquatiques (juvéniles de poisson) seront étudiés pour déterminer leur capacité à bioaccumuler les xénobiotiques des RD dans le milieu naturel et utilisés également pour les essais d'écotoxicité. En combinant ainsi analyses environnementales, études de spéciation et bioaccumulation avec des expériences d'écotoxicologie, cette recherche permettra de mieux comprendre les risques associés à la pollution par les poussières de route et de proposer des solutions concrètes, fondées sur la nature, pour réduire leur impact sur les écosystèmes.

This research project focuses on investigating the pollution of the critical zone caused by road dust (RD). This dust, representing an emerging source of pollution, is composed of a mixture of particles ranging in size from 0.1 to 200 µm. It is generated by the abrasion of tires (TW), brakes (BW), and road surfaces (RW) during the circulation of motorized vehicles. This dust consists of minerals and asphalt from the road surface, metals, synthetic rubber, and organic additives from tire rubber. It can be transferred from the emission source via the atmosphere for the finest particles (<10µm) or via rainwater runoff for larger particles to the surrounding environments, negatively impacting aquatic or terrestrial organisms. Among these dust particles, tire and road wear particles (TRWP) have raised new environmental concerns in recent years, necessitating a thorough understanding of their distribution in the different compartments of anthropized ecosystems for an accurate assessment of the risks associated with their presence. This doctoral work will utilize skills in environmental chemistry and ecotoxicology. It aims to (i) identify the main transfer pathways of TRWP to aquatic and terrestrial environments by evaluating their presence in soils, sediments, and water; (ii) analyze the in-situ speciation of certain organic or metallic xenobiotics, identifying their chemical forms and bioaccumulation; and (iii) assess the toxic impacts of these particles on terrestrial and aquatic organisms through a multiparametric approach including physiological (survival, growth, feeding, reproduction), behavioral, and stress (oxidative and neurotransmitter) parameters. The experiments will involve an in-natura approach for the first two objectives and an in-vitro approach for the third. Organisms present in the terrestrial (oligochaetes) and aquatic (juvenile fish) compartments will be studied to determine their capacity to bioaccumulate xenobiotics from RD in the natural environment and will also be used for ecotoxicity tests.