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Biogéochimie, contaminants, santé

Coordinatrices : Corinne Casiot et Hélène Fenet

Problématique

La qualité des eaux s’impose comme un enjeu majeur en Méditerranée et dans les zones arides où les ressources en eau, déjà limitées, subissent une pression anthropique croissante liée au développement urbain, touristique, industriel ou agricole. Cette pression anthropique est associée à une contamination du milieu aquatique par des contaminants minéraux, organométalliques et organiques.

 
Rejet de mines, Méditerranée
 

Objectifs

Les travaux de recherche menés dans l’Axe 1 consistent à approfondir les connaissances sur les processus de transformation des contaminants chimiques (métaux, métalloïdes, et organo-métalliques, certains perturbateurs endocriniens et résidus de médicaments) dans le cycle anthropisé de l’eau. Le rôle des microorganismes dans ces transformations fait l’objet d’une attention particulière. L’un des enjeux de ces recherches porte sur l’établissement de relations entre l’exposition à certains contaminants chimiques et l’état de santé des populations. Les bassins versants Méditerranéens et les zones littorales constituent un cadre privilégié pour ces recherches, de même que l’ancien site minier de Carnoulès, inclus dans l’Observatoire des Sciences de l’Univers OREME et les villes minières Andines. Ces travaux utilisent les outils de la spéciation (Plateforme AETE), ceux de la microbiologie et de la biologie moléculaire (laboratoire de microbiologie d’HydroSciences) et des bioessais sur lignées cellulaires. Les isotopes stables du Zn et du Pb sont utilisés comme traceurs de sources sur les bassins versants, en lien étroit avec l’atelier transversal « Traceurs dans l’hydrosphère ».

Projets en cours :

- Projet PEPSEA (ANR CESA) : Comportement et devenir de médicaments perturbateurs endocriniens ainsi que de leurs principaux métabolites dans les eaux côtières méditerranéennes. Porteur E. Gomez (HSM, Montpellier).
- Projet CLARENCE (ANR CESA) : porteur P. Cohen (ISPBL, Lyon). Exploration cellulaire, moléculaire et génomique de l’exposition chronique et faible doses de molécules environnementales dans un modèle de progression tumorale du cancer du sein. Porteur P. Cohen (ISPBL, Lyon).
- Projet ECODREDGE-MED : (Fonds Unique Interministériel). Ecotechnologie de gestion globale et à flot des dragages de sédiments de port. Porteur M. Cavailles (Régie Autonome de Port-Camargue).
- Projet EC2CO-CYTRIX : Transformations biotiques et abiotiques de l’arsenic à l’interface eau-sédiment : mécanismes et facteurs de contrôle. Porteur P. Bauda (LIEBE, Metz).
- Projet EC2CO MicrobiEn : Rôle des bactéries du genre Thiomonas dans les transformations de polluants métalliques au sein d’écosystèmes miniers. Porteur F. Ploetze (GMGM, Strasbourg).
- Projet FRB MIGR’AMD : MIcrobial biogeoGRaphy of Acid Mine Drainage : a study of genetic diversity and species diversity from an evolutionary perspective. Porteur B. Lauga (EEM, Pau).
- Programmes d’échange de chercheurs du CNRS : M. J. Sanchez Martin (IRNASA, Salamanca, Espagne) et E. Gomez (HSM, Montpellier).
- GDR : International approches nouvelles pour le contrôle de l’eau et des énergies renouvelables par les biocapteurs et les biopiles (CEERBIO). Porteur S. Cosnier (Université Joseph Fourier, Grenoble).
- GDR : Métabolisme de l’arsenic chez les procaryotes. Porteur P. Bertin (GMGM, Strasbourg).
- SO : Pollution et adaptabilité biologique en aval des sites miniers. OSU OREME.
- Projets du CS de l’UM2 : Transfert du Tributylétain dans un sol naturel non remanié : expérimentation et modélisation à l’échelle de colonne de laboratoire. Porteur S. Majdalani (HSM, Montpellier). Réponses fonctionnelles des microorganismes face à une contamination chimique multiple en milieu côtier anthropisé, la lagune de Bizerte, Tunisie (MICROBIZ). Porteur O. Pringault (ECOSYM, Montpellier). Comportement d’un composé toxique prioritaire, le tributylétain, dans les systèmes de traitement et les sédiments de rivière intermittente : processus d’adsorption et propriétés physiques et physico-chimiques des matrices concernées. Porteur C. Bancon-Montigny.

Thèses en cours :

- Helmieh Amine 2009-12 : Biosurveillance des estuaires libanais et évaluation du risque intégré sur la santé humaine". Directeur E. Gomez. Ecole doctorale SIBAGHE, co-tutelle entre l’Université Montpellier 1 et l’Université Libanaise.
- Flavia Barbieri 2011-13. Polymetallic contamination and its impact on human health and society : A mining city in the Bolivian Altiplano (Highlands). Université La Charité, Berlin. Co-direction : T. Kiel – J. Müller-Nordhorn – J. Gardon.
- Nicolas Briant 2012-14. Devenir et biodisponibilité du Cu, Zn et des organo-étains dans les sédiments portuaires Méditerranéens, lors d’opérations de dragages. Direction F. Elbaz-Poulichet. Co-direction C. Bancon-Montigny, R. Freydier.
- Sylvaine Goix 2009-11. Impacts environnementaux des contaminations polymétalliques liées à l’activité minière sur le continuum atmosphère-eau-sol-plante et la santé humaine : cas de Oruro, altiplano bolivien. Ecole doctorale SDU2E, Université Paul Sabatier Toulouse. Co-direction : P. Oliva – J. Gardon.
- Yacouba Konaté 2007-11. Efficacité du traitement de la pollution organique et microbienne par lagunage anaérobie sous climat sahélien : cas de la ville de Ouagadougou. Direction B. Picot, co-direction A.H. Maiga (2IE Ouagadougou). Ecole doctorale SIBAGHE.
- Zhi Li 2009-13. Recherche d’indicateur de la contamination des sols par des micropolluants organiques et répercussions sur les pratiques de réutilisation des eaux usées. Direction H. Fenet. Ecole doctorale SIBAGHE.
- Eléonore Resongles 2012-14. Contribution actuelle et passée des mines Cévenoles à l’enrichissement en métaux sur le bassin du Gardon et relation avec les crues extrêmes. Bourse Présidente UM2. Direction F. Elbaz-Poulichet. Co-direction C. Casiot, R. Freydier, L. Dezileau.
- Maria Ruiz-Castel 2010-12. On the Contaminated Environment of a Mining City in Bolivia and its Direct Effects on Child Neurodevelopment. Universitat Pompeu Fabre, Barcelone. Co-direction : J. Sunyer – J. Gardon.
- Aurélie Volant 2010-12. Etude des processus microbiens et géochimiques de mobilisation et de piégeage des éléments métalliques issus des activités minières. Bourse Présidente UM2. Co-direction F. Elbaz Poulichet (HSM) - P. Bertin (GMGM, Strasbourg).

Expertises de l’équipe :

Membre du Haut Conseil de la Santé Publique : Sécurité Sanitaire (PU) Membre du Conseil Supérieur des Installation Classées Membre du groupe de travail Eau et Santé Grenelle de l’Environnement (PNSE2) Membres du CoDERST- 34 Membre nommé du Conseil Consultatif pour la recherche et le développement technologique (ARAGO), Région Languedoc-Roussillon Membre de la commission AERES Membre du Groupe thématique 9 Risques et Environnement de l’ALLENVI Membre du Comité CEPS de l’ANR Membre du comité d’évaluation du programme ANR « Contaminants, Ecosystèmes, Santé » pour l’Union Européenne 7ème PCRD Integrated Coastal Zone Management (ENV.2009) Auditions par la Mission d’Inspection (Commission NKM) et la Commission du développement Durable de l’Assemblée Nationale sur les gaz de schistes

Dernières publications majeures :

- Arsene-Ploetze F., Koechler S., Marchal M., Coppee J-Y., Chandler M., Bonnefoy V., Barakat M., Barbe V., Battaglia-Brunet F., Brochier-Armanet C., Bruneel O., G. Bryan C., Cleiss J., Heinrich-Salmeron A., Hommais F., Joulian C., Krin E., Lieutaud A., Lievremont D., Michel C., Muller D., Ortet P., Proux C., Siguier P., Roche, D., Rouy Z., Salvignol G., Slyemi D., Talla E., Weiss S., Weissenbach J., Medigue C., Bertin P.N. 2010. Structure, function and evolution of the Thiomonas spp. genome inferred from sequencing and comparative analysis. PLoS Genetics. 6 (2) e1000859.

- Barbieri F.L., Cournil A., Souza Sarkis J.E., Benefice E., Gardon J. Hair trace elements concentration to describe polymetallic mining waste exposure in Bolivian Altiplano. Biol Trace Elem Res. 2011, 139(1):10-23.

- Barbieri F.L., Gardon J. Hair mercury levels in Amazonian populations : spatial distribution and trends. Int J Health Geogr. 2009, 21, 8-71.

- Bertin P.N., Heinrich-Salmeron A., Pelletier E., Goulhen-Chollet F., Arsène-Ploetze F., Gallien S., Lauga B., Casiot C., Calteau A., Vallenet D., Bonnefoy V., Bruneel O., Chane-Woon-Ming B., Cleiss-Arnold J., Duran R., Elbaz-Poulichet F., Fonknechten N., Giloteaux L., Halter D., Koechler S., Marchal M., Mornico D., Schaeffer C., Thil Smith A.A., Van Dorsselaer A., Weissenbach J., Médigue C. and Le Paslier, D. Metabolic diversity between main microorganisms inside an arsenic-rich ecosystem revealed by meta- and proteo-genomics. The ISME Journal, 2011, 1-13.

- Bruneel O., Pascault N., Egal M., Bancon-Montigny C., Goni M., Elbaz-Poulichet F., Personné J.-C., Duran R. 2008. Archaeal diversity in a Fe-As rich acid mine drainage at Carnoulès (France). Extremophiles. 12, 563-571.

- Bruneel O., Volant A., Gallien S., Chaumande B., Casiot C., Carapito C., Bardil A., Morin G., Brown Jr., G.E., Personné J.C., Le Paslier D., Schaeffer C., Van Dorsselaer A., Bertin P.N, Elbaz-Poulichet F., Arsène-Ploetze F. Characterization of the active bacterial community involved in natural attenuation processes in arsenic-rich creek sediments. Microbial Ecology, 2011, 61, 793-810.

- Casiot C., Egal M., Elbaz-Poulichet F., Bruneel O., Bancon-Montigny C., Cordier M-A., Gomez E., Aliaume C. Hydrological and geochemical controls on metals and arsenic in a Mediterranean river contaminated by acid mine drainage (the Amous River, France) ; preliminary assessment of impacts on fish (Leuciscus cephalus). Appl. Geochem., 2009, 24, 787-799.

- Casiot C. ; Egal M., Bruneel O., Verma N., Parmentier M., Elbaz-Poulichet F. Predominance of Aqueous Tl(I) Species in the River System Downstream from the Abandoned Carnoules Mine (Southern France). Environmental Science and Technology, 2011, 45 (6), 2056–2064.

- Chiron S., Gomez E., Fenet H. Nitration processes of acetaminophen in nitrifying activated sludge. Environmental Science and Technology, 2010, 44(1):284-9.

- Dagnino S., Gomez E., Picot B., Cavaillès V., Casellas C., Balaguer P., Fenet H. Estrogenic and AhR activities in dissolved phase and suspended solids from wastewater treatment plants. Science of the Total Environment., 2010, 15 ;408(12):2608-15.

- David A., Fenet H., Escande A., Munaron D., Rosain D., Maillot-Maréchal E., Aït-Aïssa S., Casellas C., Gomez E. In vitro biomonitoring of contamination by estrogenic compounds in coastal environments : Comments on the use of M. galloprovincialis. Environmental Toxicology, 2010 [Epub ahead of print]

- Egal M., Elbaz-Poulichet F., Casiot C., Motelica-Heino M., Negrel P., Sarmiento A.M., Nieto J.M. Iron isotopes in acid mine waters and iron-rich solids from the Tinto-Odiel Basin (Iberian Pyrite Belt, Southwest Spain). Chemical Geology, 2008, 253,162-171.

- Egal M., Casiot C., Morin M., Parmentier G., Bruneel O., Lebrun S., Elbaz-Poulichet F. Kinetic control on the formation of tooeleite, schwertmannite and jarosite by Acidithiobacillus ferrooxidans strains in an As(III)-rich acid mine water. Chemical Geology, 2009, 265, 162-171.

- Fontúrbel F.E., Barbieri E., Herbas C., Barbieri F.L., Gardon J. Indoor metallic pollution related to mining activity in the Bolivian Altiplano. Environ Pollut. 2011 May 26. [Epub ahead of print]

- Leclerc M., Mathieu O., Gomez E., Casellas C., Fenet H., Hyllaire-Buis D. Presence and fate of carbamazepine, oxcarbazepine, and seven metabolites at wastewater treatment plants. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2009, 56(3), 408-415.

- Metzger O., Jezequel D., Elbaz-Poulichet F., Simonucci C., Viollier E., Sarazin G., Seidel J.-L., Prevot F. Influence of diagenetic processes in Thau lagoon on cadmium behavior and benthic fluxes. Estuarine Coastal & Shelf Science, 2007, 72, 497-510.

- Rabiet M., Brissaud F., Seidel J. L., Pistre S., Elbaz-Poulichet F. Positive gadolinium anomalies in wastewater treatment plant effluents and aquatic environment in the Hérault watershed (South France). Chemosphere, 2009, 75, 8, 1057-1064.

- Ujevic M., Duic Ž., Casiot C., Sipos L., Santo V., Dadic Ž., Halamic J. Occurrence and geochemistry of arsenic in the groundwater of Eastern Croatia, Applied Geochemistry, 2010, 25(7), 1017-1029.

Colloques, événements organisés :

- Participation à l’organisation du XIII°World Water Congress, Le Corum Montpellier, 1-4 septembre 2008.
- Organisateur, Colloque Contaminación Minera, Ambiente y Salud à Santiago de Chile en novembre 2007.
- Organisateur, Colloque Contaminación en los Andes y la Amazonia - Efecto de los metales en el medio ambiente, la salud y la sociedad, à La Paz en Bolivie en novembre 2008.
- Organisateur, Colloque Metales y Medio Ambiente en los Andes y la Amazonia : Monitoreo, efecto y gestion ambiental de los metales à Lima au Pérou en octobre 2009.
- Comité scientifique du Colloque Internacional Contaminación por Metales : Impacto sobre el Ambiente, la Salud y la Sociedad à Oruro en Bolivie en octobre 2010.

Labellisations particulières :

Pôle de compétitivité EAU – OSU OREME

Partenariats et entreprises de référence :

- Chaire Véolia
- Projet de FUI ECODREDGE-MED (HSM-ECOSYM-EMA) labellisé par le Pôle de Compétitivité Eau. Partenaires industriels : EMCC (Filiale pour les travaux nautiques de Vinci), BEC, BRL Ingénierie et Sol Méditerranée.

Programmes européens et internationaux :

- Convention de coopération scientifique avec l’Universidad Mayor de San Andres, La Paz, Bolivie.
- Convention de coopération scientifique avec le FUNSAD (Fundación Salud Ambiente y Desarrollo – Fondation Santé Environnementale et Développement) Quito, Equateur.
- Accord de coopération scientifique (programme ARCUS, P2R) Université Tongji et Jiao-tong à Shanghai-Chine, Prof Zhou Qi, Pr. Qiu JianPing.