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Ce numéro regroupe des textes issus des projets ayant travaillé dans le cadre du Programme PSDR 4, sous l’égide d’INRAE et de 10 Régions françaises.; The DYNAMIQUES project is a multidisciplinary research program that studies the consequences of periurban development both on biodiversity and the services it provides to humans. The project is being carried out on the Saclay Plateau, an area located in the junction zone between the Paris conurbation and the great plains surrounding it, with the dual characteristic of being in the process of urbanization following the development of the great Paris Saclay science and technology cluster, and of integrating more than 2,000 hectares of some of the most fertile agricultural land of France. The general objective of the project is to produce knowledge to promote sustainable coexistence on the same territory between agriculture, the city and biodiversity, in conjunction with urban and agricultural development partners. One of the major characteristics of peri-urban spaces is the coexistence of two types of spaces that are highlymodified by human presence, agricultural spaces and urbanized spaces. It is already known that this strong modification has negative consequences for biodiversity, and that agricultural and urbanised spaces contain on average much lower biodiversity than natural spaces. The simultaneous presence of agricultural and urban areas on a territory could therefore seem particularly problematic for biodiversity, but it is also possible that these two types of highly modified areas complement each other and that their association is on the contrary relatively beneficial for biodiversity. The project has shown that in some cases there is a positive synergy between agricultural and urban spaces. Insect pollinators seem to benefit from the simultaneous presence of these two types of spaces, while in other cases the synergy is negative: peri-urban ponds suffer from double contamination when they are located in the agricultural and urbaninterfaces.; Le projet DYNAMIQUES est un programme pluridisciplinaire de recherche qui étudie les conséquences du développement périurbain sur la biodiversité et les services qu’elle fournit aux humains. Le projet est réalisé sur le plateau de Saclay, un territoire situé dans la zone de jonction entre l'agglomération parisienne et les grandes plaines qui l'entourent et ayant la double particularité d’être en cours d'urbanisation suite au développement du grand pôle scientifique et technologique de Paris Saclay, et de comporter plus de 2000 hectares de terres agricoles parmi les plus fertiles de France. L’objectif général du projet est de produire des connaissances pour favoriser une coexistence durable sur un mêmeterritoire entre l'agriculture, la ville et la biodiversité, en lien avec les partenaires du développement urbain et agricole. Une des caractéristiques majeures des espaces périurbains est la coexistence de deux types d’espaces très modifiés par la présence humaine, les espaces agricoles et les espaces urbanisés. Il est déjà connu que cette forte modification a des conséquences négatives pour la biodiversité, et que lesespaces agricoles et urbanisés contiennent en moyenne une biodiversité nettement plus faible que les espaces naturels. La présence simultanée d’espaces agricoles et urbains sur un territoire pourrait par conséquent sembler particulièrement problématique pour la biodiversité mais il est également possible que ces deux types d’espaces très modifiés se complètent et que leur association soit au contrairerelativement bénéfique pour la biodiversité. Le projet a montré qu’on observe dans certains cas une synergie positive des espaces agricoles et urbain, les insectes pollinisateurs semblent ainsi bénéficier de la présence simultanée de ces deux types d’espaces, alors que dans d’autre cas elle est négative : les mares périurbaines subissent une double contamination quand elles sont situées dans les interfacesagricoles et urbaines.

National audience

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International audience; Organism activities in soil are able to alter drastically physical-chemical properties, such as pH and dissolved organic matter (DOM) in the bio-influenced area such as rhizosphere for plants and drilosphere for earthworms. These modifications may drive trace element (TE) availability in soil and their bioavailability to soil organisms but with no consistent trends as shown by a literature overview. In this work we studied the effects of plant-earthworm interactions on the copper (Cu) availability in rhizosphere and its consequences on Cu phytoavailability in soils receiving either mineral fertilizers or organic inputs. Plant-earthworm interactions were studied with the RHIZOtest, a biotest that enables to grow plants with their roots in contact with the soil layer (considered as the rhizosphere) but not prenetrating it. The RHIZOtest was deployed here in an original manner: (i) without plant and earthworm (i.e. bulk soil), (ii) with plants (Festuca arrundinaceae) only (i.e. rhizosphere), (iii) with epi-endogeic earthworms (Dichogaster saliens) only (i.e. drilosphere), and (iv) with both plants and earthworms (i.e. rhizo-drilosphere). Two soil samples from the same decadal field experiment were studied, one amended with mineral fertilizers that led to a strongly acidic pH (5.0) and a low organic carbon content (2.0%) and the other amended with cow slurries that led to a ca. neutral pH (6.5) and much higher organic carbon content (2.9%). In order to study the pH as a key parameter, the pH was manipulated and controlled in the rhizosphere, drilosphere, and rhizo-drilosphere either by favoring alkalization or by maintaining the initial bulk-soil pH. Copper availability was determined in bulk soils, rhizospheres, drilospheres and rhizo-drilospheres following (i) a kinetic approach based on the diffusive gradient in thin films (DGT) and (ii) an equilibrium approach based on the measurements of total Cu concentration and Cu2+activity in soil solution. The drivers of Cu speciation in soil solution were assessed by modelling using the windermere humic aqueous model (WHAM). Copper phytoavailability was determined by estimating Cu uptake flux in plants.Results showed that plants and earthworms respectively increased rhizosphere and drilosphere pH when the bulk-soil pH was initially strongly acidic, and decreased rhizosphere and drilosphere DOM concentration. Overall, such physical-chemical changes in the rhizosphere and the drilosphere led to a decrease in Cu availability compared to the initial bulk soil. Results of the biotests are discussed taken into account the hypothesis that plants and earthwormsact synergistically to further reduce Cu availability in the rhizo-drilosphere.

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International audience; Amendments with organic residues (OR) are a major source of copper (Cu) contamination in agricultural soils. The chronic soil contamination with Cu raises the problem of potential toxic effects of Cu on soil organisms and then the long-term sustainability of OR recycling in agriculture. Contrary to heavy soil contaminations, Cu availability in soil and bioavailability to soil organisms remain poorly documented in the context of long-term OR recycling where soil contamination is moderate. The ecotoxicity of Cu depends both on its availability in soil and its bioavailability for soil organisms. In the case of long-term OR applications, Cu availability will be driven by the level of contamination and by temporal evolution of key soil physical-chemical properties such as pH and organic matter content. In the meantime Cu ecotoxicity will depend on the bio-influence of soil organisms on the soil volume they explore i.e. the rhizosphere for plants and the drilosphere for earthworms. The aim of this study was to assess the effect of long-term OR applications on Cu availability in soil and Cu bioavailability to plants and earthworms. A hundred soil samples were selected from four decadal field trials (chronosequences) receiving either no fertilization, mineral fertilization, or organic fertilization and then exhibiting contrasted soil properties. In addition to soil properties we determined Cu availability in each soil sample following (i) a kinetic approach based on the diffusive gradient in thin films (DGT) and (ii) an equilibrium approach based on the measurements of total Cu concentration and Cu2+ activity in soil solution. The drivers of Cu speciation in soil solution were assessed by modelling using the windermere humic aqueous model (WHAM). On the hundred soil samples a sub-selection of thirty soil samples were then exposed to plants (Festuca arrundinaceae) and earthworms (Dichogaster saliens) in biotests. Copper availability in the rhizosphere and drilosphere was measured as detailed above and Cu bioavailability was determined by measuring Cu uptake flux in plants and earthworms. The soil chronosequence analysesrevealed a temporal increase of pH and dissolved organic matter (DOM) that led to an increase in Cu total concentration and a decrease of Cu2+ in soil solution, while DGT-available Cu was not significantly altered. The action of soil organisms, as compared to bulk soil, led to pH further increased while DOM decreased in the rhizosphere and the drilosphere. These evolutions of pH and DOM in the rhizosphere and the drilosphere led to a decrease in total Cu concentration and Cu2+ in soil solution compared to the bulk soil. Copper uptake flux in plants and earthworms revealed that Cu bioavailability to earthworms and plants were not significantly different under long-term organic or mineral or no fertilization. All these results were consistent with the hypothesis that long-term applications of OR, while inducing a chronical soil Cu contamination, still have a protective effect towards Cu ecotoxicity in soil by decreasing Cu availability in soil under physical-chemical and biological control.

L’écotoxicologie fait aujourd’hui face à des enjeux qui concernent une meilleure connaissance des effets différés dans le temps et l’espace de mélanges de composés en faibles doses, sur des communautés d’organismes non cibles. Des approches classiquement basées sur l’abondance, a diversité et l’activité des organismes montrent des limites d’interprétation, car souvent soumises à des facteurs confondants ou à des interactions dans un contexte de changements globaux. C’est notamment le cas dans les agroécosystèmes où les pratiques agricoles, la couverture du sol peuvent masquer des effets spécifiques liés à l’apport de contaminants. Nous présentons ici quelques approches en émergence en écotoxicologie terrestre. Elles concernent une meilleure évaluation des dangers, l’amélioration de l’étude des expositions, et, également, la prise en compte d’effets évolutifs et adaptatifs chez les organismes exposés. Des approches intégratives seront également présentées.

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National audience; L'usage des pesticides est une menace pour la biodiversité et l'activité des communautés microbiennes présentes dans les agrosystèmes. L'altération des communautés microbiennes peut avoir des conséquences sur des fonctions écosystémiques conduisant à la diminution de la fertilité et des capacités épuratrices des sols contribuant à diminuer les rendements des cultures et à augmenter la pollution des sols et des eaux, respectivement. Il reste toutefois difficile d'estimer l'impact des pesticides sur des fonctions écosystémiques et de suivre leur résilience suite à des changements de pratique agricole. Dans ce contexte, le projet IMPEC visait à tester et à développer de nouveaux indicateurs microbiens pour estimer l'impact des pesticides sur des fonctions écosystémiques liées au (i) cycle des nutriments et (ii) service épuration des compartiments terrestres et aquatiques. Ces nouveaux indicateurs ont été utilisés pour évaluer a priori et a posteriori l'impact écotoxicologique de pesticides sur la composition taxonomique et sur des traits fonctionnels microbiens des sols et des sédiments. Ils ont été pour partie transférés via le développement de normes ISO pouvant être utilisées pour évaluer l'impact écotoxicologique a priori et a posteriori des pesticides sur les microorgansimes du sol. Une synthèse des principaux résultats du programme IMPEC ainsi que les perspectives en termes de transfert et de recherche seront présentées.

National audience; The consortium AnaEE-France (http://www.anaee-s.fr) aims at understanding and predicting the biodiversity and ecosystems dynamics in a context of global change. It will allow improving the understanding of biotic processes/environment interactions, mobilizing experimental and modelling platforms devoted to the biology of continental ecosystems, both terrestrial and aquatic. In this context, the objectives of the platform Biochem-Env (http://www.biochemenv.fr) are to provide skills and innovative tools for biochemical characterizations of soils, sediments, and micro-macro-organisms living in terrestrial and aquatic ecosystems. These approaches aim to assess ecosystems functioning. The scope of the platform Biochem-Env includes: -the technology intelligence and the development of tools used for the biochemical characterization of solid environmental matrices and macrofauna, -the development of an Environmental Information System (referential for functional biodiversity) for managing the traceability of samples and data, and improve our ability to characterize the biological status of environmental matrices. Available as a scientific partner in the frame of collaborative research projects, the platform’s abilities ranges from advice providing (sampling, protocols and data analysis), to technical training, including analysis and experimentation in regional, national and international research programs. The tools of the platform have been deployed in programs targeted at assessing the sensitivity and restrictions of biological indicators of soil quality, subjected to various constraints (waste landfilling, farming practices, contaminated sites and soils…). For example, long-term experimental sites provide opportunities to assess the effects of pressures and threats on soils and their functioning. In a context of soil contamination, we can conclude using global soil enzymatic activities that soil functioning is enhanced in biological farming comparatively to conventional practices.

National audience

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International audience; As a service of the research infrastructure AnaEE-France (http://www.anaee-france.fr/fr/), the platform Biochem-Env (http://www.biochemenv.fr) offers skills and innovative analytical tools for biochemical characterizations of soils, sediments, and micro-macro-organisms living in terrestrial and aquatic ecosystems. The platform provides methods validated according to Quality Guidelines, i.e. to measure global soil enzymatic activities. Our robot-supported protocols allow great number of enzyme measurements (hydrolase and oxidase activities) with high reproducibility. It has been involved in programs targeted at assessing the sensitivity and restrictions of biological indicators of soil quality, subjected to various constraints (waste landfilling, farming practices, contaminated sites and soils…). The platform is also at the origin of an ISO standard (ISO_TS_22939). Available as a scientific partner in the frame of collaborative research projects, the platform’s abilities ranges from advice providing (sampling, protocols and data analysis), to technical training, including analysis and experimentation in regional, national and international research programs.

National audience; Dans la cadre l’évaluation du risque environnemental menée pour obtenir l’autorisation de mise sur le marché, l’évaluation a priori de l’impact des pesticides sur les microorganismes du sol est estimée par deux tests OCDE mesurant la minéralisation de l’azote et du carbone. Ces deux tests globaux ne rendent pas compte des modifications potentielles d’abondance, de diversité et d’activité de la communauté microbienne des sols exposée aux pesticides. Dans ce contexte, le projet IMPEC visait à développer des indicateurs microbiens pour évaluer l’impact des pesticides sur des fonctions écosystémiques supportées par la communauté microbienne. Cette présentation aura pour objectif de présenter une partie des travaux d’IMPEC consistant à évaluer l’impact de trois pesticides [chlorpyrifos (insecticide), tebuconazole (fongicide) et isoproturon (herbicide)] appliqués seuls ou en mélange sur la composition et l’activité de la communauté microbienne de trois types de sol (La Cage, Chambeire et Pierrelaye). Le scénario d’exposition de la communauté microbienne a été évalué pour chaque type de sol et pour chaque traitement par des techniques de radiorespirométrie permettant de suivre l’évolution de chaque pesticide dans les sols (bilan de masse : 14CO2, 14C-résidus extractibles et 14C-résidus liés). Après 4 et 25 jours d’exposition des activités enzymatiques microbiennes impliquées dans les cycles C, N, P et S et la capacité de la microflore à minéraliser différents composés (14C-acétate de sodium, 14C-2,4-D, 14C-glyphosate) ont été mesurées. L’évolution de la composition de la communauté microbienne en réponse à l’exposition aux pesticides a été suivie par PCR quantitative ciblant onze groupes microbiens (Acidobacteria, Actinobacteries, Archaea – Crenarchaeota, Bacteriodetes, Firmicutes, Gemmatimonadetes alpha-, beta-, gamma-proteobacteries, Planctomycetes et Verrucomicrobiales) menée à partir de l’ADN extrait des sols. Ces données ont été traitées par une analyse multivariée. Les principaux résultats de cette étude seront discutés au cours de cette présentation.

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National audience; L’utilisation de pesticides permet d’assurer la qualité de la production végétale mais elle contribue à la contamination des sols et des eaux et produit des effets sur des organismes noncibles. L’évaluation des risques requièrent actuellement une meilleure prise en compte des effets des pesticides sur le fonctionnement des écosystèmes. Or, les démarches et indicateurs classiques manquent de représentativité écologique. La fonction microbienne de biodégradation des pesticides est essentielle car elle limite des leur persistance dans les sols. Pourtant l’impact écotoxicologique de contaminations avec de multiples pesticides sur la biodégradation microbienne des pesticides et d’autres activités microbiennes des cycles du carbone et de l’azote n’est pas documenté. Dans le but d’explorer ces questions, une expérimentation en microcosmes a été mise en place sur 3 types de sols (sableux, limoneux et argileux) traités ou non (contrôle) avec soit du glyphosate, du tebuconazole, du dimetomorphe ou soit un mélange des trois pesticides (aux doses agronomiques). Des analyses ont été réalisées pour décrire le devenir des pesticides et définir le scénario d’exposition des communautés microbiennes. D’autres ont été conduites pour évaluer l’impact de la contamination par ces pesticides sur i) l’abondance (qPCR) et l’activité de biodégradation microbienne (radiorespirométrie); ii) des activités enzymatiques extracellulaires (AEE), et iii) l’activité de nitrification potentielle et l’abondance de la communauté nitrifiante (qPCR). Les principaux résultats de cette étude seront présentés lors de cette conférence.

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Session 3 - Evaluation du risque environnemental (effet directs et indirects sur la physiologie, le comportement, la dynamique des pops et des communautés); National audience

Biochem-Env, une plateforme au service de la caractérisation biochimique des sols. COMIFER - 11èmes rencontres de la fertilisation raisonnée et de l’analyse

National audience; L’utilisation quasi généralisée de pesticides dans de nombreuses cultures permet d’assurer une certaine qualité de la production végétale mais elle a des conséquences environnementales causant la contamination des eaux de surface, notamment les rivières circulant dans les agrosystèmes. Suite à l’exposition répétée aux pesticides, une fraction de la microflore est capable de s’adapter pour les dégrader conduisant à la mise en place de la biodégradation accélérée, un processus intéressant du point de vue environnemental parce qu’il diminue la persistance des pesticides dans l’environnement. La biodégradation accélérée peut avoir lieu dans les sols mais également dans les sédiments de rivière régulièrement contaminés par des pesticides. D’après nos connaissances, l’impact ecotoxicologique de la contamination par de multiples résidus de pesticides sur l’activité de dégradation de la communauté microbienne de sédiments adaptée à la biodégradation n’est pas documenté. Dans le but d’explorer cette question, nous avons mis en place une expérimentation à partir d’échantillons de sédiments collectés dans la Morcille (Beaujolais, France) connus pour présenter une microflore adaptée à la biodégradation accélérée de l’atrazine, du diuron et du 2,4-D. Ces sédiments ont été traités ou non (contrôle) avec soit du glyphosate, du tebuconazole, du dimetomorphe ou soit un mélange des trois pesticides (4 réplicats par traitement). Des échantillons de sédiments ont alors été prélevés à des intervalles réguliers pour évaluer l’impact de la contamination par ces pesticides sur l’abondance et l’activité des communautés microbiennes dégradant l’atrazine, le 2,4-D et le diuron. (i) L’activité de ces communautés a été évaluée par radiorespirométrie, en mesurant l’aptitude de la microflore des sédiments à minéraliser le 14C-atrazine, le 14C-2,4-D et le 14C-diuron. (ii) L’abondance des communautés bactériennes dégradant ces molécules a, quant à elle, été mesurée en extrayant l’ADN des sédiments afin de réaliser des PCR quantitatives sur les gènes codant les enzymes responsables de la dégradation de l’atrazine (atzA/trzN), du 2,4-D (tfdA), et du diuron (puhA/puhB). Les premiers résultats obtenus dans cette étude sont présentés.

Le chlordécone (CLD), un insecticide organochloré utilisé en Martinique et en Guadeloupe pendant 20 ans afin de lutter contre le charançon du bananier, contamine des sols agricoles des Antilles posant un problème environnemental qui est devenu un problème majeur de santé publique. Il n’existe que très peu d’évidence rapportant la biodégradation de cet insecticide, classé depuis 2009 comme polluant organique persistant (POP) par la convention de Stockholm. L’objectif de ce travail est de rechercher des éléments indiquant la biotransformation du CLD dans les sols contaminés des Antilles. Des cultures par enrichissement ont été établies à partir d’échantillons de sols contaminés pour isoler des populations microbiennes tolérantes au CLD et éventuellement capable de le dégrader. L’analyse de la capacité de minéralisation du CLD par des populations microbiennes évaluée par radiorespirométrie avec du 14C-CLD a montré que (i) la microflore de sols contaminés de Guadeloupe (Fluvisol, Nitisol, Andosol) présentait une très faible capacité de minéralisation (< à 1% de la quantité initiale apportée) comme montré précédemment par Fernandez-Bayo et al., 2013 et (ii) les cultures d’enrichissement en étaient, quant à elles, incapables. La recherche de 14C-métabolites par chromatographie sur couche mince (CCM) a montré que ni la microflore des sols contaminés, ni celle des cultures par enrichissement ne transformait le CLD. Au cours de l’enrichissement, l’analyse moléculaire de la structure génétique des communautés bactérienne et fongique a montré une simplification. Des isolats bactériens et fongiques ont été isolés sur milieu minimum additionné de 30 mg.L-1 de CLD. Cent-deux isolats fongiques ont été isolés de l’Andosol. Sur la base du séquençage de l’ITS, ils ont été classés dans 18 taxons. Fusarium oxysporum, le genre Aspergillus, et Purpureocillium lilacinum co-dominent la communauté fongique (Merlin et al., 2013). L’analyse de la croissance et de l’EC50 a montré que ces isolats fongiques avaient une tolérance accrue à la CLD comparativement à des souches de référence n’ayant jamais été exposées à cet insecticide, suggérant un impact écotoxicologique du CLD sur les populations fongiques. Par ailleurs, nous avons montré que Fusarium oxysporum MIAE01197 présentait une importante capacité d’adsorption (14C-CLD adsorbé = 32,595 × [biomasse fongique] + 0,069 ; r2 = 0,99). La capacité d’adsorption de différents isolats fongiques tolérants au CLD est en cours d’évaluation. Sur les 200 isolats bactériens obtenus trois d’entre eux Hyphomicrobium sp. 15 isolé de l’Andosol, Hyphomicrobium sp. 129 et Starkeya sp. 162 isolés du Nitisol forment un halo translucide dans le voile opaque formé par des cristaux de CLD dans le milieu gélosé. La dissolution du CLD peut résulter de plusieurs processus tels que la (i) biosorption sur les membranes biologiques, (ii) solubilisation et/ou (iii) dégradation microbienne. D’ores et déjà, des expériences de radiorespirométrie ont montré l’incapacité de ces souches à minéraliser le 14C-CLD. Par contre, nous avons mis en évidence l’accumulation d’ions chlorure (0,78 ppm ± 0,26 versus

National audience; Les indicateurs microbiens plus ou moins normalisés utilisés pour évaluer les impacts des pratiques agricoles ou de contaminations, manquent de sensibilité et de généricité vis-à-vis des stress phytosanitaires. Les microorganismes phototrophes édaphiques majoritairement représentés par des cyanobactéries et micro-algues constituent un modèle biologique innovant à promouvoir pour le développement de bioindicateurs d’exposition aux herbicides. En effet, ils pourraient être plus sensibles et plus directement impactés par les herbicides, que les bactéries et champignons qui sont le plus souvent étudiés. Néanmoins, les connaissances disponibles sur la biodiversité et les réponses de ces communautés microbiennes photosynthétiques, aux stress (environnementaux, contaminants) sont limitées dans les sols agricoles. Le projet COMIPHO vise à évaluer leur potentiel bioindicateurs, à l’égard de stress herbicide. Un des objectifs est de développer des marqueurs et approches moléculaires permettant de suivre leur diversité et structure génétique. Divers marqueurs génétiques de ces communautés sont déjà utilisés en milieu aquatique. En fonction des exigences des méthodes moléculaires choisies (qPCR, fingerprint, séquençage), des compromis de taille d’amplicons et de spécificité vis-à-vis de divers groupes taxon omiques ont été nécessaires. Des tests de faisabilités sont en cours, afin de caractériser les communautés de cyanobactéries et de diatomées (marqueurs spécifiques) ou les micro-algues dans leur ensemble (marqueurs généralistes), sous différents systèmes de cultures (biologique vs. conventionnel). Afin de caractériser les taxons tolérants ou sensibles aux herbicides, tout en s’affranchissant des facteurs édaphiques, des expérimentations en cosmes sont également analysés.

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International audience; The general use of pesticides in various crops allows ensuring the quality of the crop production but has environmental impact, pesticide residues being often found in water resources, notably river in the agrosystems. As a result of repeated exposure to pesticides microorganisms can adapt to their degradation being responsible for enhanced degradation, an environmental friendly process diminishing the persistence of pesticide residues in the environment. This process can occur in the soil but also in the sediment of the river regularly exposed to pesticide contamination. To our best knowledge the ecotoxicological impact of multiple pesticides contamination on the degrading activity of microbial community of river sediment adapted to enhance biodegradation is not documented. In order to explore this question, we established an experiment using a sediment collected in the Morcille river (Beaujolais, France) known to harbor a microbial community adapted to the enhanced biodegradation of atrazine, 2,4-D and diuron. This sediment was either treated with glyphosate, or tebuconazole, or dimetomorphe or a mixture of these three pesticides or not treated (control) (four replicates per treatment). Samples were regularly collected to estimate the impact of pesticide contamination on (i) the ability of the microbial activity of the sediment to mineralize atrazine, 2,4-D and diuron by radiorespirometry and (ii) the abundance of atrazine, 2,4-D and diuron pesticidedegrading community was monitored by quantitative PCR targeting atzA/trzN, tfdA, and puhA/puhB genes using as template DNA extracted from the sediments. The results of this study will be presented and a first conclusion is that pesticide biodegradation potential of river sediment could constitute an interesting microbial functional bioindicator of pesticide effects. Acknowledgment: This work was funded by the APR Pesticide 2011 of the French Ministry of Environment within the framework of the Ecophyto program.

National audience; L’épandage d’eaux usées et de boues de STEP sur les sols agricoles permet leur recyclage et leur valorisation en tant que fertilisants, mais aussi selon la récurrence des apports, induire des apports peut conduire à une multi contamination par divers contaminants, avec entre autre une accumulation d’éléments traces métalliques (ETM) qui peuvent atteindre des concentrations à risque pour le fonctionnement biologique des sols. L’enjeu majeur en évaluation du risque réside dans la caractérisation des relations exposition – impacts à long-terme. Cependant, les notions de biodisponibilité des contaminants et d’adaptation des microorganismes ne sont pas suffisamment considérées. Dans le cadre de ce travail, l’horizon de labour d’un sol agricole irrigué pendant près d’un siècle avec des eaux usées, a été échantillonné suivant des transects intégrant des gradients de contamination en ETM. Les résultats démontrent une corrélation positive entre les teneurs totales en ETM (Zn, Cu, Cd, Pb) et celles en Corg (et autres nutriments), du fait d’apports simultanés par l’irrigation. Les fractions extractibles (CaCl EDTA) sont corrélées aux teneurs totales. Les activités microbiennes (respiration basale et induite, activités enzymatiques extracellulaires, nitrification) sont dans l’ensemble positivement corrélées aux teneurs en nutriments (Cet N) et aux ETM. L’augmentation des teneurs en Corg et nutriments le long des gradients en ETM, pourrait limiter la biodisponibilité des formes d’ETM impactantes, tout en favorisant l’activité microbienne. De plus, une approche PICT (Pollution Inducing Community Tolerance), révèlent l’acquisition de tolérance fonctionnelle dépendant des teneurs en ETM. Les évolutions de la structure génétique des communautés bactériennes et fongiques suggèrent un possible remplacement des populations microbiennes sensibles par des tolérantes.

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