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.

La sonde multiparamétrique developpée dans le cadre de TERRA FORMA vise à mesurer en continu l’adénosine triphosphate (ATP) par luminescence et l’analyse d’image haute définition (capteur optique PIV), les minéraux dissous et les nutriments par colorimétrie, le tout basé sur la technologie « lab on a chip » (microfluidie). 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 des prototypes existants et dédiés à des applications océaniques (ex. Chemini développées par l’Ifremer pour l’amonium, nitrate etc. ; Droplet microfluidic sensor développé par Southwest sensor pour les nitrate et nitrite). Cette sonde permettra le suivi de la biomasse microbienne.

Une approche open source et open software sera privilégiée. De plus, ces capteurs low cost offrent la possibilité de mettre en œuvre des projets de science participative pour le monitoring des interactions biotiques/abiotiques dans l’environnement.

Thématique : Ressources en eau

Mis à jour le 30 octobre 2023