Présentation PowerPoint

EQUIPE CHIMIE ANALYTIQUE ET
PROCESSUS DE TRANSFERTS DANS
L’ENVIRONNEMENT (CAPTE)
EQUIPE BIOLOGIE
DES MILIEUX AQUATIQUES
(EBMA)
Étude des Interactions de la Matière Organique
Naturelle (MON) avec les Métaux Traces et le Proton
Mesures élémentaires : concentrations en Carbone Organique Dissous (COD),
en Carbone Organique Particulaire (COP), en Azote Organique Dissous (NOD);
concentration totale en métaux par voltammétrie (Cu, Pb, Zn, Cd), par fluorescence
atomique (Hg); concentration totale en ions majeurs (cations et anions) par
chromatographie ionique.
Stand d’analyses en COD et COP
Propriétés de fluorescence moléculaire : exploitation de spectres
d’excitation, d’émission et de spectres synchrones et en 3D pour la
caractérisation de la matière organique dissoute. Les études cherchent à améliorer la
discrimination des pics de fluorescence avec pour objectif la détermination simple et
rapide (1) des caractéristiques de la matière organique, considérée comme un
marqueur, (2) des propriétés de la matière organique, considérée comme un vecteur.
Un programme de développement d'instrumentation à excitation laser (LIF) est mené
en collaboration avec les physiciens de l'équipe ISO de l’unité PROTEE.
EQUIPE INSTRUMENTATION EN
SPECTROSCOPIE ET OPTIQUE
(ISO)
Spectroscopie Optique,
Traitement du Signal Optique et d'Images,
Modélisation,
Instrumentation et Mesures Optiques
Écologie Aquatique
Métabolisme des composés phosphorés : le développement important des
communautés planctoniques dans la Rade de Toulon conduit à s’intéresser à la
production du phosphore par ces organismes et au rôle des phosphatases qui peuvent
être de bons marqueurs du degré d’évolution trophique des milieux aquatiques. Les
phosphatases ont un rôle essentiel dans la production de phosphore minéral
directement assimilable par les organismes vivants. Leur activité est déterminante
dans les écosystèmes où les concentrations en phosphore sont faibles.
Biodiversité et écologie fonctionnelle des communautés planctoniques
littorales marines et limniques : l’EBMA étudie la structure et l’évolution des
communautés bactériennes, phyto- et zooplanctoniques dans les écosystèmes
littoraux marins et limniques. L’objectif est d’étudier le rôle de la biodiversité à
différents niveaux d’intégration et à différentes échelles de perception sur le
fonctionnement et l’évolution de ces écosystèmes. Cette approche permet également
d’utiliser le plancton comme un indicateur de la qualité des écosystèmes aquatiques.
Propriétés de complexation de la MON vis à vis du proton : analyse des sites
acides (principalement carboxyliques et phénoliques) potentiellement complexants
vis-à-vis des métaux, par titrations acido-basiques de la MON à partir d’un stand de
micro-titrations permettant l’analyse des interactions de la MON vis-à-vis du
proton.
Stand de micro-titrations
Modélisation des propriétés de complexation et d’acidité de la MON : un
PRogramme d’Optimisation et de SpEciation Chimique dans l’Environnement
(PROSECE) est spécialement développé, en collaboration avec P. Seppecher
(Laboratoire ANLA, USTV), afin de modéliser les titrations expérimentales par un jeu
de paramètres de complexation et/ou d’acidité (KML, KHL, LT). Les paramètres ainsi
optimisés permettent de prédire le comportement de la MON et donc d’améliorer la
définition de la spéciation des espèces dans un milieu donné.
Variabilité temporelle des concentrations en sites
acides optimisés par PROSECE
Pédologie et Géochimie
Caractérisation, quantification et modélisation des transferts
dans les couvertures de sol des éléments qui participent aux
équilibres minéraux-solutions (Si, Al, Fe) ainsi que des
contaminants, en particulier les contaminants métalliques.
L’équipe s'intéresse particulièrement aux transferts sous formes colloïdales
et aux conditions de migration de la matière organique dissoute. Elle
développe des modèles couplant hydrodynamique et biogéochimie. Ces
démarches sont appliquées d'une part à l'étude de la genèse et du
fonctionnement de systèmes naturels, en particulier en Amazonie, d'autre
part à l'étude de la contamination de la nappe et des cours d'eau en milieu
continental (utilisation agricole d'effluents de stations de traitement des
eaux usées) et côtiers (transferts continent - océan et contaminations liées à
l’activité humaine en milieu méditerranéen).
Ferralsols
Podzols
Si
33-48
-1
-1
k g ha an
Si
21
kg ha -1 y-1
Complexes MO- Al, Fe
Kaolinite
Si dissous
Fonctionnement de systèmes de sols
Utilisation agricole d’effluents de lagunage
Programmes et Collaborations
- Seine Aval 2 : programme de recherche finalisée sur l’estuaire de la Seine,
- ECODYN: étude intégrée de l'impact des transferts de contaminants en milieu côtier méditerranéen
(PROTEE, DEL/PC-IFREMER, CEREGE, LCD-CEA, LCE-Université d’Aix-Marseille I, LPTC-Université de
Bordeaux I, ESE-Université Paris XI),
- Groupement de recherche IFREMER "Monalisa" : rôle de la MON sur la spéciation et la
biodisponibilité des contaminants en milieu côtier (PROTEE, DEL/PC IFREMER, CEREGE, IRB, LPTCUniversité de Bordeaux I),
- Contrat de Baie Toulon-Provence-Méditerranée : impact des petits fleuves sur la contamination en
métaux de la baie de Toulon,
- Collaboration avec la Croatie (Institut Ruder Boskovic) : modélisation des propriétés de
complexation - approche théorique et pseudo-polarographie,
- Collaboration avec le Brésil : programme CAPES-COFECUB avec l’Université de São Paulo sur
l’utilisation en agriculture d’effluents de lagunage, collaboration avec l’Université Fédérale du Ceara à
Fortalezza sur les estuaires des petites rivières côtières du Nordeste brésilien.
395
396
397
398
Spectroscopie de fluorescence : analyse spectrale associée à la
détermination du taux de décroissance de la fluorescence (LIF). Application à
l'étude des mécanismes de complexation des métaux lourds avec la matière
organique dissoute en collaboration avec les chimistes de l'équipe CAPTE
de l'unité PROTEE. Etude des interactions de mélanges de fluorophores et de
leur influence sur la réponse spectrale et le taux de décroissance.
1200
Traitement du signal optique : déconvolution de spectres et correction
de la fonction d'appareil du spectromètre, correction de l'auto-absorption de
raies spectrales de plasmas denses. Déconvolution appliquée à l'évolution
temporelle du signal de fluorescence afin de déterminer la durée de vie de
fluorescence, en collaboration avec l’équipe CAPTE.
1000
800
600
400
200
0
394
395
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397
398
Déconvolution appliquée au spectre précédent
Traitement d'images : reconnaissance de forme et classification du
zooplancton. Le but est de développer un système automatique
d'identification et de quantification des organismes zooplanctoniques par
acquisition d'images, avec l'équipe EBMA de l'unité PROTEE.
L'identification est réalisée par segmentation suivie d'une classification.
Identification de zooplancton
Modélisation de l’évolution des populations de zooplancton et de
phytoplancton: les données issues de prélèvements périodiques de
nutriments, de phytoplancton et de zooplancton effectués dans la Rade de
Toulon et du Niel sont décrites par des modèles mathématiques pour une
meilleure compréhension de l’évolution des populations en fonction des
paramètres biologiques et physiques, en collaboration avec l'équipe EBMA.
Perca fluviatilis
Équipe de Biologie Moléculaire Marine (EB2M)
Approche des liens entre environnement marin et génome du poisson : il s’agit (1)
de comprendre l’impact des pollutions sur la physiologie de l’animal, de mettre en évidence les
voies de détoxication et de détoxification, de déterminer les conditions de production
d’animaux non stressés et de qualités sanitaire et organoleptique optimales, (2) de développer
un test d’évaluation de la qualité sanitaire des produits d’aquaculture, depuis l’élevage jusqu’à
la vente. Pour ce faire, nous étudions le transcriptome du loup dans diverses conditions
d’élevage, ainsi que l’expression de l’Heme Oxygenase I (HO-1) dans cette espèce. On sait que
cette protéine est sur-exprimée chez des organismes subissant une grande variété de stress
physiques ou chimiques.
Esturgeons
394
1400
Oithona nana
Écologie des poissons d’eaux douces : la prédation des poissons peut affecter
sévèrement la structure des communautés planctoniques et peut, par effets en
cascades, agir de manière significative sur l’évolution des systèmes limniques
(modèle top-down). L’étude de l’écologie et de la dynamique des populations
piscicoles est nécessaire pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes
aquatiques.
Modélisation lent - rapide
Mesures optiques : bancs de mesure des spectres et des indicatrices
d'émission de sources lumineuses. Ces mesures sont réalisées sous forme
de prestations de service pour industriels (calibration par lampes
spectrales étalons et corps noir).
Indicatrice d'émission
Puce à ADN
Autres domaines de compétences :
Traitement d'images : segmentation par contours actifs permettant de suivre les
changements de forme et de topologie d'objets sur une séquence d'images.
Traitement d'images : reconnaissance d'écriture par utilisation d'une méthode
de compression fractale.
Mesures optiques : canal à courant pour la mesure du champ de vitesse dans un
écoulement hydrodynamique par vélocimètrie laser.
Appareil de mesure de la tension interfaciale : tensiomètre à goutte pendante.
Marquage génétique du sexe chez l’esturgeon, dans le cadre d’un programme
européen CRAFT (l’EB2M est le coordinateur scientifique du programme). Une fois les
marqueurs déterminés pour une espèce donnée, nous établirons si ceux-ci peuvent être
utilisés pour les autres espèces de la famille. Dans un premier temps la méthode consiste
en la recherche de marqueurs sexuels par AFLP, puis en la recherche du marqueur chez
les individus par amplification d’ADN (PCR).
Problème de la reconnaissance dans les banques de données des
protéines, parties de protéines ou séquences codantes correspondant à
une composition donnée en acides aminés : nous avons résolu ce problème
en développant dans un premier temps le logiciel Little Kevin, puis le logiciel
SPAC et SPACne.
200
Cellule de mesure et fluorescence
observée
Modélisation des successions écologiques planctoniques : l’objectif est de
construire, à partir de données expérimentales (abondances du zooplancton et
phytoplancton), un modèle prédateur-proie de type Volterra-Lotka susceptible de rendre
compte de l’évolution de ces communautés dans les écosystèmes littoraux marins ou
limniques. Ce travail cherche à mettre en évidence le caractère déterministe ou chaotique de
l’évolution dynamique du système constitué par ces communautés.
Stand de quenching de fluorescence
800
600
400
0
Organismes phytoplanctoniques
Étude des substances xénobiotiques dans les communautés planctoniques : il
s’agit de rechercher des biomarqueurs et d’étudier les effets des polluants sur les
communautés planctoniques, par la caractérisation des réponses biochimiques,
physiologiques, anatomiques ou fonctionnelles qui révèlent l’existence de perturbations
environnementales.
1000
Spectre d’émission d’un plasma d’aluminium
Spectre de fluorescence en 3D
Propriétés de complexation de la MON vis à vis des métaux : la
détermination des constantes de complexation KML (force de la liaison métal-ligand)
et des capacités complexantes LT (la quantité de métal M qui peut se lier avec le
ligand L) est abordée par deux types d’approche : (1) mesure de la concentration en
métal labile par électrodes sélectives (ISE), titrations logarithmiques couplées à des
analyses électrochimiques (DPASV), fluorescence atomique (CVAFS), mesure de
radionucléides (2) observation de propriétés des ligands telles que la fluorescence
moléculaire, modifiée par la complexation (Quenching de fluorescence).
1200
Spectroscopie de plasmas : étude expérimentale des propriétés
physiques des raies spectrales de spectres d'émission de plasmas créés par
une impulsion laser – paramètres des raies, probabilités de transition, autoabsorption, continuum. Application à l’analyse élémentaire, cas de Si, C, Fe.
Segmentation d'image

DI = 

∑(
1
20
Qi - Si
)  / 2
Programmes et Collaborations
- GALILEE, ECODYN, Groupement de recherche IFREMER "Monalisa" (cf. ci-contre),
- Collaboration avec le Dipartemento di Scienze Ambientali de l ’Université de Venise (Italie),
- Collaboration avec l’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi (CNR) de Pallanza (Italie),
- Collaboration avec l’Université de Rome La Sapienza (Italie),
- Collaboration avec le bureau d’étude Aqualog spécialisé dans l’aquaculture,
- Collaboration avec l’association Bora-Borha dont la mission est de promouvoir les activités aquacoles,
Toulon Var Technologie, Marseille Génopole, la Ferme Marine Dentech et Hydraloup.
Contrats
- CEA, DED/DDIN/DED, Service de Contrôle et de Caractérisation des Déchets, Cadarache,
- IFREMER, Département Systèmes Sous-Marins, Centre de Toulon - La Seyne,
Collaborations
- IFREMER, Département Systèmes Sous-Marins, Centre de Toulon - La Seyne,
- Université de Californie, Berkeley (USA),
- Université des Sciences et Techniques Houari Boumedienne, Alger (Algérie),
- Collège Polytechnique Universitaire de Cotonou (Bénin).
Programmes
-
- Groupement de recherche IFREMER "Monalisa" : cf. ci-contre