Biodégradation des herbicides en sols tempérés - Contrôle des communautés bactériennes dégradantes par la bioturbation du sol

During the last decades, several soil and water pollutions have been observed following intensive use of pesticides. By their high ability to adapt, soil bacteria acquired the ability to use these molecules as nutrient sources and so to degrade them. This ecological service is in situ submitted to numerous biotic interactions acting on bacteria and specially earthworm (soil engineers) bioturbation. The objectives of this study were to better understand these tight interactions between degrading soil bacteria and lumbricid macrofauna by using atrazine as a model. Two strategies were used: (i) a quantitative approach allowed us to determine the impact of earthworms on atrazine degrading bacterial abundance and activity and (ii) a qualitative approach allowed us to link diversity to function with identification of bacteria actively implied in atrazine degradation in different soil microsites produced by earthworm bioturbation.L'intensification de l'agriculture s'est accompagnée d'une utilisation importante de pesticides qui a généré une pollution généralisée des sols et des eaux, problème environnemental majeur et actuel. Sous la pression de sélection liée à l'usage régulier de pesticides (molécules xénobiotiques) des bactéries du sol se sont adaptées à ces molécules et ont acquis la capacité de les utiliser comme source nutritive et donc de les dégrader. La biodégradation constitue un service écologique majeur fournit par le sol, puisqu'elle est à la base des capacités épuratrices du sol et au-delà, de la résilience des écosystèmes. Le sol étant également un grand réservoir de biodiversité, ces bactéries dégradantes sont sous contrôle de différentes interactions biotiques et notamment celles impliquant les lombriciens, qualifiés d'organismes ingénieurs des sols de par leur action de bioturbation. Grâce à un développement méthodologique important et novateur (RT-qPCR, SIP-ARN), nous avons étudié l'impact de la bioturbation du sol par la macrofaune lombricienne sur les communautés bactériennes du sol intervenant dans la biodégradation de molécules xénobiotiques. L'atrazine a été utilisée comme molécule modèle à double titre : d'un point de vu fondamental, son utilisation pendant plus de 50 ans en France a permis aux bactéries du sol de s'adapter et au titre de l'actualité, bien qu'elle soit interdite en France depuis 2003, il s'agit toujours du principal polluant retrouvé dans les eaux souterraines et de surface. Nous avons analysé par une double approche quantitative et qualitative l'impact de la bioturbation du sol par les lombriciens sur l'abondance, l'activité et la diversité des bactéries indigènes du sol et sur celles dégradant l'atrazine. Nous avons mis en évidence que : (i) la digestion du sol par les lombriciens stimule l'activité d'une partie des bactéries du sol mais qu'une autre fraction ne résiste pas au passage dans le tube digestif des vers, (ii) la bioturbation du sol par les lombriciens génère des ‘hot spot' pour l'activité de dégradation de l'atrazine. Ainsi dans les parois de galeries les bactéries dégradantes sont sélectionnées, la dissipation de l'atrazine est rapide et les premiers acteurs du processus de dégradation ont été identifiés, (iii) la dégradation accélérée de l'atrazine dépend d'espèces bactériennes clés interagissant au sein de consortia dégradants, ainsi la diversité des bactéries dégradantes n'est pas corrélée à la fonction de dégradation. L'ensemble des résultats obtenus nous montre également que l'impact de la bioturbation par la macrofaune lombricienne sur l'activité de dégradation dépend des propriétés physico-chimiques et biologiques initiales du sol. L'ensemble de ces connaissances présente un intérêt dans un contexte de bioremédiation in situ des sols pollués puisque les lombriciens constituent une grande part de la macrofaune dans nos sols tempérés et qu'ils modifient significativement les bactéries dégradant l'atrazine au sein des microsites de sols qu'ils génèrent