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 outils de géophysique fournissent des mesures intégratives qui peuvent être appliquées à différentes échelles (c’est-à-dire, du centimètre au kilomètre) et qui peuvent être réalisées rapidement et répétées dans le temps à un coût relativement faible. La discipline émergente de la biogéophysique vise à imager les processus liés aux activités biogéochimiques à travers leur signature sur les propriétés physiques (conductivité électrique, permittivité diélectrique, champ électrique, propriétés mécaniques. Par exemple, les biofilms influencent les propriétés mécaniques du sol, les spectres électriques peuvent détecter la (bio)précipitation de calcite ou fournir une estimation de l’abondance des bactéries. L’utilisation conjointe de méthodes géophysiques complémentaires constitue une étape prometteuse vers la surveillance de l’activité biogéochimique.

Les capteurs et instruments biogéophysiques développés à METIS (polarisation provoquée, spectroscopie diélectrique, potentiel spontané, impédance acoustique) permettront de développer des méthodes dans le cadre de TERRA FORMA pour suivre la signature de l’activité des micro-organismes dans leur environnement à travers des proxys physiques de l’activité microbiologique : propriétés électriques, diélectriques, mécaniques.

Thématique : Ressources en eau

Mis à jour le 2 novembre 2023