Christophe FERRARI, Professeur à l`Université Joseph

Mesure des dépôts atmopshériques de mercure biodisponible. Evolutions
temporelles de ces dépôts en zone polaire.
Projet commencé en 2007– Durée du projet soutenu par LEFE (1 an)
Christophe FERRARI, Professeur à l’Université Joseph Fourier,
membre de l’Institut Universitaire de France.
Liste des laboratoires impliqués
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement (LGGE)-UMR 5183
Laboratoire Adaptation et Pathogénie des Microorganismes (LAPM)-UMR5163
Objectifs scientifiques du projet
Le projet proposé concerne la mesure des dépôts de mercure bio-disponible sur les surfaces
neigeuses polaires. Pour mener à bien cette étude, nous proposons la construction d’un biosenseur
bactérien spécifique (bactéries génétiquement modifiées ) au mercure biodisponible sensible aux
concentrations environnementales rencontrées.
Un résultat marquant
Pour évaluer la quantité de mercure qui peut potentiellement rentrer dans les plus bas maillons de la
chaîne trophique arctique, les bactéries, nous avons développé un biosenseur. Puisque les concentrations
de mercure sont généralement assez basses dans la neige, notre outil se devait d’être performant à des très
faibles concentrations. Notre construction est une bactérie porteuse d’un plasmide modifié, le plasmide
pSBLuc, qui possède les gènes codant la luciférase (luxC, luxD, luxA, luxB, et luxE) de la bactérie
Xenorhabdus luminescens (ce qui la confère la capacité de produire la luminescence) et une partie de
l’opéron mer, comprenant le gène merR, le gène merT et son promoteur Pt . Cette construction permet à la
bactérie de détecter des variations de concentration en mercure biodisponible de son environnement et de
les transformer en un signal détectable, ici la luminescence qui est mesuré à l’aide d’un luminomètre. Pour
quantifier le mercure biodisponible, le biosenseur doît d’abord être calibré pour connaître le nombre de
photons émis en fonction de la concentration de mercure biodisponible. La droite de calibration genérée
montre l’existence d’une bonne corrélation entre les unités de luminescence relative (RLU) et les
concentrations de Hg2+ utilisées (Figure 1). Cette linéarité est comprise entre 1 ng.L-1 et 15 ng.L-1, ce
qui permet d’établir la limite de quantification, qui est de 1 ng.L-1. Ce biosenseur a été utilisé lors de la
campagne de terrain réalisé au Spitzberg (Norvège) d’avril à juin 2007 et 2008 (Figure 2, résultats de la
campagne 2008), chaque analyse a été effectué en triplicata avec des cultures indépendentes.
Figure 1 : Exemple de courbe de calibration du biosenseur en réponse à différentes
concentrations (ng/L) de Hg
2+
.Le biosenseur E. coli JM109::pNM2 est incubé avec différentes

concentrations de Hg
2+
. Après 1,5 heures d’incubation à 37°C, la luminescence est mesurée en
unité de luminescence relative (RLU).
Figure 2 : Concentration des divers espèces de mercure (ng/L) dans la neige de surface au
Spitzberg d’avril à juin, 2008. Le mercure biodisponible (en jaune) est mesuré grâce au
biosenseur, le mercure total (en bleu) et le mercure dissous (en rouge) ont été mesuré à l’aide
d’un tekran suite à l’oxydation au BrCl.
Liste des articles à soumettre en 2009 :
Dommergue A., Larose C., Marusczak N., Hennebelle R., Schneider D. , Ferrari C.P. Total and
Bioavailable mercury behaviour in the surface snow in Ny-Alesund, Svalbard during springs
2007 and 2008. To be submitted to Environ. Sci. Technol.
Larose C., Marusczak N., Ferrari C.P., Dommergue A., Schneider D. A biosensor for the
determination of ultra trace levels of bioavailable mercury in polar snow. To be submitted to
Anal.Chem.
Des contacts sont en cours avec Floralis, Agence de Valorisation de l’UJF pour le dépôt d’un
brevet pour ce biosenseur spécifique.