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The iron and steel activities of the last century have left behind multi-contaminated brownfields. This multi-pollution must have led to an adaptation of microbial communities, potentially impacting their diversities and ultimately the soil functioning. In this context, the objectives of my PhD thesis were: i) to study the taxonomic diversity of microbial communities, but also their functional diversity in relation to the carbon cycle, ii) to identify the possible relationships between these two diversities and (iii) to understand the impact of soil characteristics and pollution on communities. In this way, a collection of ten multi-contaminated soils, with both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and metallic trace elements (MTE) gradients, was studied. The bacterial and fungal taxonomic diversities were obtained using Illumina MiSeq sequencing and the metabolic functional diversity was estimated through Biolog® and MicroResp™ assays. The degradation of two model carbon substrates, namely 13C-labeled phenanthrene (PHE) and 13C-labeled cellulose (CEL), was also analyzed using Stable Isotope Probing technique, which, by identifying the microorganisms involved in the substrate degradation, allows to link function with taxonomic diversity. Overall, by selecting microorganisms, the contamination level positively and negatively modulated the relative abundance of different bacterial and fungal taxa. Unlike PAH, MTE induced a decrease of metabolic functional diversity, but also a greater zinc tolerance. The functional potential of PAH degradation was positively correlated with the PAH concentration in soils, while the PHE and CEL degradation functions were present in all soils, irrespective of their contamination level. Degradation rates of these compounds were positively correlated with microbial abundance and richness, but not linked to soil pollution. In addition, the PHE degradation rate was explained by the relative abundances of the Massilia and Mycobacterium genera, identified among the active PHE-degrading bacteria. In conclusion, we observed a decrease in the degradation intensity of several carbon compounds, or even the total disappearance of various functions, suggesting a potential dysfunction of carbon cycle in some of the most polluted soils., Les activités sidérurgiques du siècle dernier ont laissé derrière elles des sols de friches multi-contaminés. Cette multi-pollution a dû conduire à une adaptation des communautés microbiennes, pouvant impacter leurs diversités et in fine le fonctionnement des sols. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient : i) d’étudier la diversité taxonomique des communautés microbiennes mais aussi leur diversité fonctionnelle en lien avec le cycle du carbone, ii) d’identifier les éventuels liens qui unissent ces deux diversités et iii) de comprendre comment les caractéristiques des sols et leur pollution pouvaient modifier ces liens. Une collection de sols présentant un gradient de pollution par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des éléments traces métalliques (ETM) a été étudiée. La diversité taxonomique des communautés bactériennes et fongiques a été obtenue par séquençage Illumina MiSeq et la diversité fonctionnelle métabolique a été estimée à l’aide des outils Biolog® et MicroResp™. La dégradation de deux substrats carbonés modèles, le phénanthrène (PHE) et la cellulose (CEL) marqués au 13C, a également été analysée par la technique de Stable Isotope Probing, qui en identifiant les microorganismes impliqués dans la dégradation de ces composés, permet de lier la diversité taxonomique à une fonction. Globalement, en sélectionnant les microorganismes, le niveau de contamination a modulé positivement ou négativement l’abondance relative de différents taxons bactériens et fongiques. Contrairement aux HAP, les ETM ont induit une diminution de la diversité fonctionnelle métabolique, mais aussi une tolérance accrue au zinc. Le potentiel fonctionnel de dégradation des HAP était positivement corrélé à la teneur en HAP des sols alors que les fonctions de dégradation du PHE et de la CEL étaient présentes dans tous les sols, quel que soit leur niveau de contamination. Les taux de dégradation de ces composés étaient positivement corrélés à l’abondance et la richesse microbienne, mais sans lien avec la pollution des sols. En outre, le taux de dégradation du PHE était expliqué par les abondances relatives des genres Massilia et Mycobacterium identifiés parmi les bactéries dégradantes. En conclusion, nous avons observé une diminution de l’intensité de dégradation de plusieurs composés carbonés, voire la disparition totale de la fonction, suggérant un possible dysfonctionnement du cycle du carbone dans certains des sols les plus pollués.

The iron and steel activities of the last century have left behind multi-contaminated brownfields. This multi-pollution must have led to an adaptation of microbial communities, potentially impacting their diversities and ultimately the soil functioning. In this context, the objectives of my PhD thesis were: i) to study the taxonomic diversity of microbial communities, but also their functional diversity in relation to the carbon cycle, ii) to identify the possible relationships between these two diversities and (iii) to understand the impact of soil characteristics and pollution on communities. In this way, a collection of ten multi-contaminated soils, with both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and metallic trace elements (MTE) gradients, was studied. The bacterial and fungal taxonomic diversities were obtained using Illumina MiSeq sequencing and the metabolic functional diversity was estimated through Biolog® and MicroResp™ assays. The degradation of two model carbon substrates, namely 13C-labeled phenanthrene (PHE) and 13C-labeled cellulose (CEL), was also analyzed using Stable Isotope Probing technique, which, by identifying the microorganisms involved in the substrate degradation, allows to link function with taxonomic diversity. Overall, by selecting microorganisms, the contamination level positively and negatively modulated the relative abundance of different bacterial and fungal taxa. Unlike PAH, MTE induced a decrease of metabolic functional diversity, but also a greater zinc tolerance. The functional potential of PAH degradation was positively correlated with the PAH concentration in soils, while the PHE and CEL degradation functions were present in all soils, irrespective of their contamination level. Degradation rates of these compounds were positively correlated with microbial abundance and richness, but not linked to soil pollution. In addition, the PHE degradation rate was explained by the relative abundances of the Massilia and Mycobacterium genera, identified among the active PHE-degrading bacteria. In conclusion, we observed a decrease in the degradation intensity of several carbon compounds, or even the total disappearance of various functions, suggesting a potential dysfunction of carbon cycle in some of the most polluted soils.; Les activités sidérurgiques du siècle dernier ont laissé derrière elles des sols de friches multi-contaminés. Cette multi-pollution a dû conduire à une adaptation des communautés microbiennes, pouvant impacter leurs diversités et in fine le fonctionnement des sols. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient : i) d’étudier la diversité taxonomique des communautés microbiennes mais aussi leur diversité fonctionnelle en lien avec le cycle du carbone, ii) d’identifier les éventuels liens qui unissent ces deux diversités et iii) de comprendre comment les caractéristiques des sols et leur pollution pouvaient modifier ces liens. Une collection de sols présentant un gradient de pollution par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des éléments traces métalliques (ETM) a été étudiée. La diversité taxonomique des communautés bactériennes et fongiques a été obtenue par séquençage Illumina MiSeq et la diversité fonctionnelle métabolique a été estimée à l’aide des outils Biolog® et MicroResp™. La dégradation de deux substrats carbonés modèles, le phénanthrène (PHE) et la cellulose (CEL) marqués au 13C, a également été analysée par la technique de Stable Isotope Probing, qui en identifiant les microorganismes impliqués dans la dégradation de ces composés, permet de lier la diversité taxonomique à une fonction. Globalement, en sélectionnant les microorganismes, le niveau de contamination a modulé positivement ou négativement l’abondance relative de différents taxons bactériens et fongiques. Contrairement aux HAP, les ETM ont induit une diminution de la diversité fonctionnelle métabolique, mais aussi une tolérance accrue au zinc. Le potentiel fonctionnel de dégradation des HAP était positivement corrélé à la teneur en HAP des sols alors que les fonctions de dégradation du PHE et de la CEL étaient présentes dans tous les sols, quel que soit leur niveau de contamination. Les taux de dégradation de ces composés étaient positivement corrélés à l’abondance et la richesse microbienne, mais sans lien avec la pollution des sols. En outre, le taux de dégradation du PHE était expliqué par les abondances relatives des genres Massilia et Mycobacterium identifiés parmi les bactéries dégradantes. En conclusion, nous avons observé une diminution de l’intensité de dégradation de plusieurs composés carbonés, voire la disparition totale de la fonction, suggérant un possible dysfonctionnement du cycle du carbone dans certains des sols les plus pollués.

International audience

International audience

This chapter presents the different types of hydraulic structures (dams, dikes, etc.) used for flood defense and flood risk management, and details their functions and limitations., Ce chapitre présente les différents types d'ouvrages hydrauliques (barrages, digues, ...) qui servent à la protection contre les inondations et à la gestion de ce risque; il détaille leurs fonctions et leurs limitations.

Document élaboré dans le cadre de l’action INRA - ONEMA (2013-2015) « Méthodologie de diagnostic et de gestion des réseaux de fossés agricoles infiltrants pour la limitation de la contamination des masses d’eau par les pesticides »; National audience; Ditches are anthropogenic components of hydrographic networks. They have been traditionally created and managed for their functions of surface drainage, surface water transfer or erosion control. Their complementary functions as buffer zones towards pollutants and sediments propagation or biodiversity conservation have been more recently identified. However, what may enhance these complementary functions remains largely unknown. Because the regulatory framework around ditches is pretty flexible it becomes essential to understand their environmental impact as well as the way to improve their management. On the French national territory, roadside ditches are ubiquitous and agricultural ditches are mainly present in waterlogged or irrigated crop areas or areas with high risk of erosion. Ditch networks densities have not often been reported, however the densities described in the literature vary between 25 and 375 m/ha. As a result of the numerous processes involved in ditches’ functioning, ditches play a key role in small watershed hydrology and ecology, sediment transfer and water pollution. Elementary ditch or ditch network functions consist in a combination of processes influenced by anthropogenic or climatic factors. In addition to the well-known target functions (surface drainage, surface water transfer and erosion control), ditches carry out the functions of sediment retention, pollution mitigation and prevention of biodiversity’s erosion. Some functions, like flood regulations, groundwater recharge, regulation of water bodies’ contamination or ecological corridors, emerge as well at the ditch network scale in specific contexts. However, the occurrence of these functions depends on the occurrence and intensity of the processes involved which differ from a function to another. The coexistence of several functions is then based on an equilibrium, which is not yet well known. The processes hierarchy within ditches can vary with the climatic context and the other forcing, which may result in either positive or negative environmental impacts Ditch maintenance is a major factor influencing most processes and determines the occurrence of various functions within ditches. Ditch maintenance has historically been conceived in order to optimize the target functions. It’s nowadays crucial to consider the various functions as a whole when conceiving the maintenance strategy in order to maintain the target functions while limiting the negative environmental impact and maximizing the positive ones. The establishment of ditch network management strategies should enable this. It could thus constitute an efficient tool for the actions carried out to reach a good quality of water bodies as required by the European Water framework directive (DCE). New tools need thus to be created to establish these management strategies.; Les fossés sont des éléments des réseaux hydrographiques d’origine anthropique. Leur rôle traditionnel est d’assurer des fonctions antiérosives, d’assainissement ou de drainage. D’autres rôles ont été plus récemment identifiés notamment ceux relatifs à la modulation des pollutions et du transport solide ou encore de conservation de la biodiversité. Les conditions d’existence de ces fonctions sont aujourd’hui insuffisamment comprises pour être intégrées dans les politiques locales de gestion de l’eau dans le bassin versant. Les fossés jouissant d’un cadre réglementaire assez souple, il devient donc indispensable de bien comprendre leur impact environnemental et de déterminer comment on peut améliorer leur gestion. Ce rapport bibliographique synthétise les connaissances déjà acquises sur les fonctions des fossés et réseaux de fossés. Les fossés de voirie sont omniprésents sur le territoire national et les fossés agricoles sont largement présents dans les zones humides cultivées, d'irrigation gravitaire et de forte érosion hydrique des sols agricoles. Bien que peu renseignées, les densités des réseaux déjà observées s’avèrent très variables, de 25 à 375 m/ha. Les fossés se sont révélés être le siège de très nombreux processus et ont par conséquent un intérêt primordial pour l’hydrologie des petits bassins versants, le transport solide, la contamination des eaux et l’écologie. Les fonctions assurées par les fossés et réseaux de fossés résultent de la combinaison de processus élémentaires soumis à l’influence de forçages anthropiques et pédoclimatiques. En complément des fonctions d’usage bien connues des gestionnaires de fossés (assainissement agricole et routier, drainage et lutte contre l’érosion), les fossés assurent les fonctions de rétention de sédiments et contaminants et de réservoirs de biodiversité. Certaines fonctions émergent également dans certains contextes à l’échelle du réseau comme la modulation des crues, la recharge des nappes, la régulation de la contamination des masses d’eau ou leur rôle de corridors écologiques. Cependant, l’expression de ces fonctions dépend de l’occurrence et l’intensité de processus donnés, qui diffèrent d’une fonction à l’autre. Ainsi, la coexistence de ces fonctions repose sur un certain équilibre, aujourd’hui mal connu. La hiérarchie des processus dans un fossé pouvant varier en fonction du contexte pédoclimatique et des différents forçages s’y exerçant, l’impact des fossés sur l’environnement peut être à la fois positif ou négatif. L’entretien des fossés est un forçage majeur pour la plupart des processus et conditionne donc l’expression des différentes fonctions des fossés. L’entretien a été traditionnellement réalisé en vue d’optimiser les fonctions d’usage. Il convient désormais de concilier ces fonctions au vu des impacts positifs ou négatifs sur l’environnement que l'entretien des fossés peut créer. La mise en place de stratégies d’entretien des fossés, notamment à l’échelle du réseau, devrait permettre cela et ainsi s’inscrire dans les démarches engagées dans le cadre de la DCE pour l’atteinte du bon état des masses d’eau ainsi que la conservation de la biodiversité. La création de méthodes et outils pour établir ces plans de gestion devient dès lors nécessaire.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI; International audience; Le système d'assainissement dont nous héritons s'est développé en couches successives, répondant chacune à des enjeux différents, et qui présentent une valeur patrimoniale très importante. Ces systèmes doivent aujourd'hui répondre à des enjeux de plus en plus diversifiés. Les techniques mises en ½uvre deviennent également de plus en plus diversifiées. Cette multiplication des fonctions et des dispositifs concourt à accroître le nombre d'organisations concernées et actives dans la gestion du système. Se pose alors la question de la coordination d'une pluralité d'organisations, gérant une pluralité d'ouvrages dans une grande diversité d'objectifs et d'intérêts. L'enjeu principal devient donc le développement d'un système durable de gestion des eaux urbaines qui se compose de dispositifs techniques et spatiaux, d'organisations en charge de ces dispositifs, et du bassin versant naturel correspondant au domaine d'influence. Cependant, pour gérer ce système, il faut dans un premier temps identifier les enjeux liés aux eaux urbaines. La multiplication des dispositifs et organisations, et le changement d'échelle pour considérer le système (ville + bassin versant naturel) nécessite en effet de repenser les services qu'il doit rendre. Cette communication propose une réponse sous forme de " marguerite des fonctions ". Les fonctions de service liées à la gestion des eaux urbaines et le mode d'obtention de la marguerite sont détaillés.

The « méthode nationale d'évaluation des fonctions des zones humides » is an operational breakthrough for stakeholders involved in the assessment of impacts mitigation on wetland functions. This simple method, based on scientific knowledge, built in accordance with key mitigation issues in the regulation provides engineering consultants, project owners, government services... a shared basis to assess wetland functions and compensatory measure results. The method should promote as much as possible the no-net-loss of wetland functions on territories.; Mieux comprendre les fonctions des zones humides permet aux techniciens et gestionnaires une meilleure mise en ½uvre de la séquence éviter-réduire-compenser sur ces zones. Cet article présente la méthode nationale d'évaluation des fonctions des zones humides qui constitue une avancée opérationnelle pour évaluer la compensation écologique des impacts sur les fonctions des zones humides. Simple à mettre en ½uvre, articulée avec les principes de la compensation écologique édictés dans le Code de l'environnement, basée sur des connaissances scientifiques, elle fournit aux bureaux d'études, maîtres d'ouvrage, services de l'État, services instructeurs... des éléments partagés pour évaluer les fonctions des zones humides et le résultat des mesures de compensation écologique.