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Comprendre et prévoir les évolutions de notre environnement (DS0101)
Edition 2015


INHALE


Exploration de l'atmosphère comme écosystème

INvestigation of tHe Atmosphere as a reaL Ecosystem
Présentes dans toutes les couches de l’atmosphère, les bactéries sont actrices incontestables de la microphysique atmosphérique comme agents de nucléation ou noyaux glaciogènes par exemple. Leur implication dans la chimie des nuages fait l’objet d’un intérêt grandissant depuis maintenant une vingtaine d’année à la fois dans la communauté microbiologique mais aussi pour les physiciens et chimistes de l’atmosphère.

Enjeux et objectifs
INHALE propose une approche originale et multidisciplinaire combinant des expertises en microbiologie atmosphérique, biologie moléculaire, chimie et physique de l’atmosphère afin de caractériser la vie microbienne atmosphérique à l’échelle de la planète et son implication dans les cycles biogéochimiques. En particulier, nous démontrerons comment la physique et la chimie atmosphérique contribuent à la variabilité spatio-temporelle des structures des communautés microbiennes. Nous proposons également d’expliciter le rôle du microbiome atmosphérique en lien avec la santé des écosystèmes et des populations humaines. Nous prendrons comme modèle un contaminant majeur et global, le mercure, afin de mettre en lumière les tous premiers mécanismes d’interactions biotiques/abiotiques. Nous étudierons ainsi des marqueurs génétiques microbiens du mercure, leur répartition géographique et leur lien avec les conditions environnementales. Nous identifierons les voies microbiennes susceptibles de modifier la spéciation du Hg et donc ses propriétés toxiques et sa faculté à pénétrer dans les chaînes alimentaires.

Méthode
Grâce à notre implication dans différents programmes d’observations, nous relèverons le défi d’échantillonner 10 sites sur la planète, de l’Arctique à l’Antarctique, en haute altitude lorsque possible. Le Puy de Dôme (France) sera étudié plus longuement (pendant 1 an) et en détails et nous pourrons y collecter des échantillons d’aérosols et de nuages, nécessaires à nos expériences de laboratoire.
L’utilisation de techniques modernes biomoléculaires de pointe (« omiques ») combinées aux études physico-chimiques repoussera les frontières actuelles de l’aérobiologie microbienne en apportant de nouveaux éléments de connaissance des structures des communautés et de leur diversité fonctionnelle aux grandes échelles. En outre, nos recherches porteront un nouvel éclairage sur la composante atmosphérique de la biosphère et, dans cet environnement en pleine mutation, elles serviront à prédire les rétroactions futures qu’auront les communautés microbiennes sur l’atmosphère et leur impact sur les grands cycles biogéochimiques.

Résultats

En cours

Perspectives

N/A

Productions scientifiques et brevets

Application Of Metabonomics To Atmospheric Waters, M. Joly, M. Lagrée, C. Jousse, A.-M. Delort, P. Amato, Atmospheric Chemical and Biological Processes : Interactions and Impacts (ATMOCHEMBIO) » 19-21 June 2017 Clermont-Ferrand, France

Global distribution of microbial genes involved in the Hg cycle in the atmosphere, Tignat-Perrier, Romie, Thollot, Alban, Magand, Olivier, Vogel, Timothy, Dommergue, Aurélien, Larose, Catherine , International Conference on Mercury as a Global Pollutant, Providence US, July 16-21, 2017

Partenaires

AMPERE Laboratoire Ampère

FRE CNRS Fédération de Recherche en Environnement

LGGE-UJF Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement

Aide de l'ANR 446 731 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2015 - 48 mois

Résumé de soumission

Présentes dans toutes les couches de l’atmosphère, les bactéries sont actrices incontestables de la microphysique atmosphérique comme agents de nucléation ou noyaux glaciogènes par exemple. Leur implication dans la chimie des nuages fait l’objet d’un intérêt grandissant depuis maintenant une vingtaine d’année à la fois dans la communauté microbiologique mais aussi pour les physiciens et chimistes de l’atmosphère.

En raison du manque d’études à grande échelle ou bien de par, peut-être, le cloisonnement des disciplines scientifiques, nos connaissances restent limitées quant à la dispersion des bactéries présentes dans l’atmosphère, leur diversité, leur dynamique et leurs fonctions. Leur contribution aux grands cycles biogéochimiques reste relativement inexplorée pour les composés majeurs (soufrés, azotés ou carbonés), à la fois nutriments ou acteurs du climat, de la qualité de l’air et de façon générale de la chimie atmosphérique. Il en est de même pour le cycle du mercure (Hg) et ses interactions avec les communautés microbiennes atmosphériques. Les microorganismes jouent pourtant un rôle clé dans son cycle biogéochimique terrestre et aquatique. Ce contaminant planétaire est dispersé via l’atmosphère et transformé en formes chimiques ensuite déposées sur les surfaces superficielles de la planète. Son mode de dispersion et ses facultés d’accumulation font du Hg une réelle menace, toujours d’actualité, pour la santé des écosystèmes et la santé humaine.

INHALE propose une approche originale et multidisciplinaire combinant des expertises en microbiologie atmosphérique, biologie moléculaire, chimie et physique de l’atmosphère afin de caractériser la vie microbienne atmosphérique à l’échelle de la planète et son implication dans les cycles biogéochimiques.
En particulier, nous démontrerons comment la physique et la chimie atmosphérique contribuent à la variabilité spatio-temporelle des structures des communautés microbiennes.
Nous proposons également d’expliciter le rôle du microbiome atmosphérique en lien avec la santé des écosystèmes et des populations humaines. Nous prendrons comme modèle un contaminant majeur et global, le mercure, afin de mettre en lumière les tous premiers mécanismes d’interactions biotiques/abiotiques. Nous étudierons ainsi des marqueurs génétiques microbiens du mercure, leur répartition géographique et leur lien avec les conditions environnementales. Nous identifierons les voies microbiennes susceptibles de modifier la spéciation du Hg et donc ses propriétés toxiques et sa faculté à pénétrer dans les chaînes alimentaires.

Grâce à notre implication dans différents programmes d’observations, nous relèverons le défi d’échantillonner 10 sites sur la planète, de l’Arctique à l’Antarctique, en haute altitude lorsque possible. Le Puy de Dôme (France) sera étudié plus longuement (pendant 1 an) et en détails et nous pourrons y collecter des échantillons d’aérosols et de nuages, nécessaires à nos expériences de laboratoire.

L’utilisation de techniques modernes biomoléculaires de pointe (« omiques ») combinées aux études physico-chimiques repoussera les frontières actuelles de l’aérobiologie microbienne en apportant de nouveaux éléments de connaissance des structures des communautés et de leur diversité fonctionnelle aux grandes échelles. En outre, nos recherches porteront un nouvel éclairage sur la composante atmosphérique de la biosphère et, dans cet environnement en pleine mutation, elles serviront à prédire les rétroactions futures qu’auront les communautés microbiennes sur l’atmosphère et leur impact sur les grands cycles biogéochimiques.


 

Programme ANR : Comprendre et prévoir les évolutions de notre environnement (DS0101) 2015

Référence projet : ANR-15-CE01-0002

Coordinateur du projet :
Monsieur Aurélien Dommergue (Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement)

Site internet du projet : https://inhale.osug.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.