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Accès restreint aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 2017-03-09; Community gardens (e.g. allotments, shared gardens) currently experience a renewed interest among the French and are often associated with many functions and services within urban ecosystems (vegetable supply, biodiversity). As such, garden soils are a major concern and their characteristics (physico-chemical as well as biological ones) need to be better understood. What connection is there between the functional quality of garden soils and the alteration of their physico-chemical characteristics by gardening practices? What influence do these properties in garden soils have on functional and taxonomic biodiversity? In order to answer these questions, investigations were conducted in vegetable gardens chosen as representative of the ecosystemic variability within French territory. On one hand work was done on the topsoil's agronomical properties and toxicity. On the other hand these soils were characterised using several biological indicators, such as vegetal species and soil microarthropods. With the help of several databases, we were able to place these garden soils among other french topsoils by comparing them to other land uses. Despite having high total metallic contents garden soils show an undeniable physico-chemical fertility, and support a high level of soil biodiversity. In contrast, an increasing plant biotic homogenisation can be observed within cities. Indeed, there is a selection of species with traits that are particularly adapted to urban environments. In conclusion, even though garden soils exist in a highly anthropised urban context they are not degraded ecosystems, but rather a precious resource; Les jardins associatifs (p.ex. familiaux) connaissent aujourd’hui un regain d’intérêt en France et sont souvent associés à de nombreuses fonctionnalités et services au sein des systèmes urbains (p.ex. alimentation, support de biodiversité). A ce titre, les sols de jardins représentent un enjeu majeur et leur caractérisation, aussi bien physicochimique que biologique nécessite d’être mieux appréhendée. Quelle est la relation entre les caractéristiques physicochimiques et les pratiques de jardinage ? Quelle est l’influence de ces propriétés sur la biodiversité fonctionnelle et taxonomique ? Pour répondre à ces questions, des investigations ont été menées au sein de jardins potagers choisis pour être représentatifs de la variabilité de ces systèmes sur le territoire national français. Les travaux ont porté sur les propriétés agronomiques et toxiques des terres de surface. La végétation et les microarthropodes du sol ont aussi été caractérisés. A l’aide de plusieurs bases de données, des comparaisons avec d’autres usages de sols ont permis de replacer les sols de jardins étudiés au sein de la couverture pédologique française. Ainsi, en dépit de teneurs totales élevées en métaux, les sols de jardins présentent une fertilité physicochimique indéniable et sont le support d’une biodiversité du sol élevée. En revanche, pour la végétation, une homogénéisation biotique croissante au sein des villes est observable avec la sélection d'espèces ayant des traits adaptés au milieu urbain. Les sols de jardins, pourtant situés dans un contexte urbain fortement anthropisé, ne doivent donc pas être considérés comme des écosystèmes dégradés, mais au contraire comme une ressource à préserver

Le rôle des vers de terre dans l’évolution de la biodisponibilité des éléments en traces métalliques (ETM) présents dans les sols est encore peu connu. Afin d’alimenter les connaissances dans ce domaine en vue de la modélisation des processus en interaction, une étude est actuellement menée conjointement par l’unité INRA PESSAC de Versailles et le LAS dans le cadre d’un pari scientifique du département EA. La partie expérimentale de ce pari scientifique comporte 3 étapes: (1) mise en contact des vers de terre avec différents sols contaminés en ETM, (2) préparation des vers de terre en vue de l’extraction des éléments minéraux qu’ils renferment dans 4 fractions subcellulaires et (3) minéralisation et analyse des extraits de vers de terre. La 3èmeétape, confiée à l’équipe Spectrométrie du LAS, est l’objet de ce travail.L’étude a consisté en la mise au point de méthodes en vue de l’analyse de 9 ETM (Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Tl et Zn) et de 8 éléments majeurs (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na et P) dans 650 échantillons de fractions subcellulaires de vers de terre. Les principales difficultés à maitriser ont été les niveaux de concentration particulièrement faibles des analytes (de l’ordre du μg/l) et la nature des matrices, le fractionnement subcellulaire étant réalisé à l’aide de 4 réactifs chargés en sels dissous. Afin de limiter le temps et les coûts d’analyse, les dosages multi-élémentaires ont été privilégiés.En croisant différentes approches (ajouts dosés, dilution d’échantillons, comparaison de méthodes) et en analysant 2 échantillons detissus biologiquedont les teneurs totales en Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Mn, Ni, Pb et Zn sont certifiées, nous avons validé les conditions d’analyse choisies. Ainsi, les 9 ETM et Mn sont analysés simultanément par ICP-MS après dilution des échantillons et ajout d’un étalon interne. Pour 2 matrices sur les 4 étudiées, la cellule de collision-réaction est utilisée afin de réduire les interférences poly-atomiques. Dans ces conditions, les limites de quantification sont comprises entre 0.02 μg/l et 2.0 μg/l. Les éléments majeurs Al, Ca, Fe, Mg et P sont analysés simultanément par ICP-AESet les alcalins K et Na sont dosés séquentiellement par F-AES, après dilution. Pour ces éléments, les limites de quantification obtenues sont comprises entre 0.05 et 5.0 mg/l

Arsenic is a widespread toxic metalloid which is a major issue of public health. Its presence in the environment is naturally due to the geochemical background, i.e. the weathering of parent material and volcanic eruptions, but the main contamination sources are anthropogenic activities such as mining and metalworking industry. We describe a real-time PCR assay for the quantitative detection of arsB and ACR3(1) arsenite transporter gene families, two ubiquitous and key determinants of arsenic resistance in prokaryotes. The aioA gene encoding the large subunit of arsenite-oxidase was monitored in parallel. This study aimed to determine whether diversity, abundance and expression of these arsenite efflux pumps could serve as suitable biomarkers of metalloid stress and provide means to assess the impact of contamination on soil bacterial communities. The assay was applied in batch growth experiments using a wasteland soil bacterial community as an inoculum to investigate the effect of increasing arsenic concentrations on genes and transcripts abundances. To confirm previous results, further studies on the abundance and expression of arsB and ACR3(1) in indigenous soil bacterial communities exposed to different levels of arsenic over various time periods have helped to gain a better understanding of how these genes contribute to the adaptation of the communities to arsenic stress and their role in shaping the community structure and diversity. On the other hand, metal transporting PIB-type ATPases are critical components of bacterial resistance to cadmium, zinc and lead. We therefore designed degenerate PCR primers targeting PIB-type ATPases and tested their specificity on reference strains, metal-resistant soil isolates and soil metagenomic DNA; La mesure des effets des éléments en traces métalliques (ETM) sur les microorganismes, acteurs majeurs du fonctionnement des sols, constitue une approche complémentaire des analyses physico-chimiques dans l'évaluation de leur impact éco-toxicologique. La démarche scientifique présentée ici visait à déterminer dans quelle mesure la diversité, l'abondance et l'expression de gènes bactériens de résistance aux métaux et métalloïdes pourraient constituer des biomarqueurs pertinents des concentrations biodisponibles en ETM dans les sols contaminés et de leur impact sur les communautés bactériennes. Dans cette étude, nous nous sommes focalisés sur les gènes de résistance arsB/ACR3(1) codant les pompes d'efflux de l'arsénite, largement répandues chez les procaryotes, et aioA codant une arsénite-oxydase. Une technique de PCR en temps réel, utilisant des amorces dégénérées conçues au cours de travaux de thèse précédents (Achour et al., 2007 ; Quéméneur et al., 2008), a été développée pour quantifier ces gènes cibles et leurs transcrits dans des systèmes d'étude de plus en plus complexes, de la culture liquide aux microcosmes de sols. Cette recherche d'interprétations physiologiques et écologiques des réponses bactériennes à une exposition à l'arsenic a été intégrée dans le projet ANR Multipolsite (ANR CES 2008). Il a dès lors été possible d'étudier, dans un contexte d'atténuation naturelle et de phytoremédiation, l'abondance des gènes arsB, ACR3(1) et aioA in situ et sur le long terme en fonction de différents traitements telles que la présence de végétation et la désorption-thermique de ce sol multi-contaminé aux HAP et aux ETM. Ces travaux ont également abouti à la conception d'amorces dégénérées ciblant les gènes de résistance aux cadmium, zinc et plomb, gènes codant les ATPases de type PIB étant des pompes d'efflux spécifiques de ces ETM

Arsenic is a widespread toxic metalloid which is a major issue of public health. Its presence in the environment is naturally due to the geochemical background, i.e. the weathering of parent material and volcanic eruptions, but the main contamination sources are anthropogenic activities such as mining and metalworking industry. We describe a real-time PCR assay for the quantitative detection of arsB and ACR3(1) arsenite transporter gene families, two ubiquitous and key determinants of arsenic resistance in prokaryotes. The aioA gene encoding the large subunit of arsenite-oxidase was monitored in parallel. This study aimed to determine whether diversity, abundance and expression of these arsenite efflux pumps could serve as suitable biomarkers of metalloid stress and provide means to assess the impact of contamination on soil bacterial communities. The assay was applied in batch growth experiments using a wasteland soil bacterial community as an inoculum to investigate the effect of increasing arsenic concentrations on genes and transcripts abundances. To confirm previous results, further studies on the abundance and expression of arsB and ACR3(1) in indigenous soil bacterial communities exposed to different levels of arsenic over various time periods have helped to gain a better understanding of how these genes contribute to the adaptation of the communities to arsenic stress and their role in shaping the community structure and diversity. On the other hand, metal transporting PIB-type ATPases are critical components of bacterial resistance to cadmium, zinc and lead. We therefore designed degenerate PCR primers targeting PIB-type ATPases and tested their specificity on reference strains, metal-resistant soil isolates and soil metagenomic DNA, La mesure des effets des éléments en traces métalliques (ETM) sur les microorganismes, acteurs majeurs du fonctionnement des sols, constitue une approche complémentaire des analyses physico-chimiques dans l'évaluation de leur impact éco-toxicologique. La démarche scientifique présentée ici visait à déterminer dans quelle mesure la diversité, l'abondance et l'expression de gènes bactériens de résistance aux métaux et métalloïdes pourraient constituer des biomarqueurs pertinents des concentrations biodisponibles en ETM dans les sols contaminés et de leur impact sur les communautés bactériennes. Dans cette étude, nous nous sommes focalisés sur les gènes de résistance arsB/ACR3(1) codant les pompes d'efflux de l'arsénite, largement répandues chez les procaryotes, et aioA codant une arsénite-oxydase. Une technique de PCR en temps réel, utilisant des amorces dégénérées conçues au cours de travaux de thèse précédents (Achour et al., 2007 ; Quéméneur et al., 2008), a été développée pour quantifier ces gènes cibles et leurs transcrits dans des systèmes d'étude de plus en plus complexes, de la culture liquide aux microcosmes de sols. Cette recherche d'interprétations physiologiques et écologiques des réponses bactériennes à une exposition à l'arsenic a été intégrée dans le projet ANR Multipolsite (ANR CES 2008). Il a dès lors été possible d'étudier, dans un contexte d'atténuation naturelle et de phytoremédiation, l'abondance des gènes arsB, ACR3(1) et aioA in situ et sur le long terme en fonction de différents traitements telles que la présence de végétation et la désorption-thermique de ce sol multi-contaminé aux HAP et aux ETM. Ces travaux ont également abouti à la conception d'amorces dégénérées ciblant les gènes de résistance aux cadmium, zinc et plomb, gènes codant les ATPases de type PIB étant des pompes d'efflux spécifiques de ces ETM