Étude multi-échelle des interactions saprophages-matières organiques et de leurs implications dans le fonctionnement des humipedons de Technosols : approche fondamentale vers l’ingénierie écologique

In a context of soil degradation and erosion of biodiversity resulting from anthropogenic activities, understanding the role of edaphic fauna in the functioning of humipedons is of growing interest. The development of reclamation strategies on anthropized soils, based on the concepts of ecological engineering, could be based on the actions of transformation of organic matter carried out by saprophagous organisms. The objective of this thesis was (i) to characterize the ecological functions performed by saprophagous organisms through the production of biostructures on anthropized soils and (ii) to assess their potential for the reclamation of brownfields Technosols. To do so, an integrative approach, based on the changes of spatial scale, was carried out on an industrial brownfield of interest. First, it was demonstrated that Technosols physicochemical characteristics can represent an abiotic filter limiting the colonization of edaphic fauna, especially highlighted by the absence of anecic and endogeic earthworms in Technosols. Secondly, at the scale of the humipedon, the results showed that the dynamics of organic matter formed by vegetation also depends on the nature of the substrate used during the rehabilitation of the brownfield. Indeed, under the action of epigeic saprophagous arthropods, a series of ectorganic horizons, similar to the ones of a Moder, developed on the technogenic horizon of Technosols. The term "Techno-moder" has thus been proposed to describe this new humus form. The chemical and ultrastructural features of the Techno-moder zOH horizon, made up of biostructures produced by saprophagous, also confirmed this classification proposal. Finally, feces produced by the saprophagous isopod Porcellio scaber, studied under controlled conditions, allowed to demonstrate that their physicochemical characteristics depend on the Technosol substrate and on organic matter chemical features. In agreement with the conclusions at the humipedon scale, it seems that feces traits produced by the epigeic saprophagous arthropods are an intrinsic characteristic of the ecosystem, which results from the Technosols humipedons composition. The development of Technosols reclamation strategies using coupled inoculation of saprophagous and organic matter could thus improve Technosols humipedons physicochemical characteristics while requiring the specific interactions of organisms with the substrate to be taken into account.Dans un contexte de dégradation des sols suite aux activités anthropiques et d’érosion de la biodiversité, la compréhension du rôle de la faune édaphique dans le fonctionnement des humipedons est d’intérêt croissant. Le développement de stratégies de réhabilitation des sols anthropisés basées sur les concepts de l’ingénierie écologique pourrait notamment s’appuyer sur les actions de transformation des matières organiques que réalisent les organismes saprophages. L’objectif de cette thèse était (i) de caractériser les fonctions écologiques réalisées par les organismes saprophages à travers la production de biostructures sur des sols fortement anthropisés et (ii) d’évaluer leur potentialité de réhabilitation des Technosols de friches industrielles. Pour cela, une démarche intégrative, basée sur le changement d’échelle spatiale, a été menée sur une friche industrielle d’intérêt. Dans un premier temps, il a été mis en évidence que les caractéristiques physico-chimiques des substrats de Technosols peuvent représenter un filtre abiotique pour la colonisation de la faune édaphique, qui se traduit notamment par l’absence de lombricidés anéciques et endogés dans les Technosols. Dans un deuxième temps, à l’échelle de l’humipedon, les résultats ont permis de montrer que la dynamique des matières organiques néoformées par la végétation dépend également de la nature du substrat utilisé lors de la réhabilitation de la friche. En effet, sous l’action des saprophages épigés, une série d’horizons ectorganiques, similaire à celle d’un Moder, s’est développée sur l’horizon technogénique des Technosols. Le terme de « Techno-moder » a ainsi été proposé pour décrire cette nouvelle forme d’humus. Les spécificités chimiques et ultrastructurales de l’horizon zOH du Techno-moder, constitué de biostructures produites par les saprophages, ont également confirmé cette proposition de classification. Pour finir, l’étude en conditions contrôlées des déjections produites par l’isopode saprophage Porcellio scaber a permis de mettre en évidence que les traits physico-chimiques des déjections dépendent du substrat composant le Technosol et de la matière organique apportée. En accord avec ce qui avait été conclu à l’échelle de l’humipedon, il semble donc que les traits des déjections produites par les saprophages épigés soient une caractéristique intrinsèque de l’écosystème, qui résulte des facteurs environnementaux caractérisant l’humipedon des Technosols. Le développement de stratégie de réhabilitation des Technosols par inoculation couplée de saprophages et de matières organiques pourrait ainsi améliorer certaines caractéristiques physico-chimiques des humipedons de Technosols tout en imposant la prise en compte des interactions spécifiques des organismes avec le substrat