Les micro-organismes des sols et des milieux souterrains représentent l’une des composantes les plus importantes mais aussi les plus méconnues de la biosphère terrestre. Des communautés microbiennes diversifiées sont capables de catalyser la transformation d’un grand nombre de composés organiques ou minéraux, et leur activité est une composante incontournable pour la compréhension des cycles biogéochimiques. Cependant, la distribution spatiale, la dynamique temporelle, les fonctions et le rôle de ces communautés dans le cycle des éléments via les interactions biotique-abiotique sont des inconnues majeures motivant une forte activité scientifique depuis quelques années. De plus, les micro-organismes sont très sensibles aux variations des conditions physico-chimiques ou des concentrations en nutriments qui se traduit par des changements très rapides de la diversité des communautés microbiennes ou de l’expression génétiques. Les travaux récents suggèrent que les communautés microbiennes sont distribuées de manière fortement hétérogène et ont une activité fortement intermittente dans les temps, avec l’existence de « hot spots » et « hot moments ». L’un des défis majeurs est ainsi de développer de nouveaux capteurs permettant d’explorer la distribution spatiale des communautés et de suivre leurs fluctuations temporelles à haute résolution en relation avec les dynamiques hydrologiques et géochimiques.

Les dispositifs de prélèvements autonomes d’échantillons microbiologiques développés dans le cadre de TERRA FORMA, utilisant la technologie « lab on a chip » (microfluidie), permettront échantillonner de manière sélective les bactéries ayant une affinité avec un élément chimique dissous donné (chemo-attractant). Chaque cellule « lab on a chip » est structurée par des pompes, des chenaux et des valves, des systèmes de détection optiques ou électrochimiques intégrés, des réservoirs de réactifs, le tout orchestré par un système électronique programmé par l’utilisateur. Ce sont des dispositifs miniaturisés, compacts et bas coûts qui ainsi intègrent de manière autonome les étapes classiques d’échantillonnage, transport, traitement et analyse en laboratoire. Il s’agira ici d’adapter ces puces microfluidiques issues principalement du domaine médical en intégrant des surfaces minérales d’intérêt et en les adaptant aux contraintes liées aux échantillons environnementaux. L’avantage des puces microfluidiques serait de pouvoir contrôler de manière précise la façon dont les surfaces sont exposées aux bactéries (par des micro-vannes) et d’éviter une contamination lors de la récupération. Par ailleurs, le développement de dispositifs microfluidiques permet aujourd’hui d’envisager l’automatisation en grande partie des étapes de pré-séquençage en génomique.

Thématiques : Ressources en eau , Biodiversité

Mis à jour le 30 octobre 2023