#ScienceDurable – Les promesses de la biodiversité des eaux souterraines

À l’aide d’une pompe, les scientifiques ont récupéré plusieurs litres d’eau sur différents points du site dans des flacons stériles, puis les ont acheminés vers le laboratoire où les eaux ont été filtrées afin de récupérer la biomasse¹ bactérienne. « C’est à partir de cette biomasse que nous avons récupéré de l’ADN pour identifier les bactéries qui nous intéressaient et en estimer leur abondance, précise la scientifique du BRGM, Jennifer Hellal. » Ces données permettront à terme de mieux comprendre le pouvoir dégradant des bactéries du site et d’aider les gestionnaires à adapter leur stratégie pour dépolluer le lieu. Si ce potentiel épuratoire des bactéries est connu depuis longtemps, la généralisation de ces pratiques de diagnostics microbiologiques pour la gestion de sites est plus récente. « Dans ce cas précis, ce sont des bactéries du genre Dehalococcoides que nous avons recherchées puisque ce sont les seules connues à ce jour capables de transformer le tétrachloroéthylène, polluant chimique responsable ici de la contamination, en éthylène grâce à leur respiration ».

Mais, au-delà de la présence de cette bactérie « star », ce que cherchent également les scientifiques est de mieux connaître l’environnement de cette bactérie, la diversité qui l’accompagne et son rôle dans l’épuration du milieu. « En effet, une meilleure compréhension de ses fonctions et des interactions entre espèces bactériennes pourrait permettre, à terme, d’améliorer la gestion de ces milieux très contaminées mais également d’aborder différemment la préservation de l’état de nos ressources en eau souterraines, souligne la scientifique. »

L’enjeu global est de taille. Les eaux souterraines constituent près de 99 % de l’eau douce qui circule sur notre planète. En raison de l’importance de cette ressource pour l’alimentation et l’irrigation, sa qualité et son abondance sont étroitement surveillées. « Jusqu’à présent, seul le bon état chimique était évalué. Toutefois, ce point de vue est en train d’évoluer avec la reconnaissance des nappes d’eau souterraines comme des habitats abritant de la biodiversité. » En effet, la biodiversité présente dans ces nappes est impliquée dans plusieurs services écosystémiques comme le maintien de la qualité chimique des eaux, l’atténuation des pollutions les affectant, ou encore la limitation du développement de populations de pathogènes. Or l’état écologique, et en particulier la composante microbienne des eaux souterraines au sens large est peu connue. « Les études d’envergure menées sur ces milieux ont jusqu’à présent ciblé principalement des invertébrés et exclues la majeure partie de la biodiversité associée aux microorganismes comme les bactéries, les archées, les champignons ou les protozoaires, précise la scientifique. » 

Bien que de nombreuses études se soient intéressées à la diversité microbienne dans des contextes très ciblés spatialement, peu d’études ont permis de regarder la façon dont elle se distribue sur de grandes étendues de réseaux souterrains. Or pour proposer des perspectives de gestion des ressources intégrant l’état écologique de ces écosystèmes, il faut pouvoir débloquer le premier verrou scientifique qui est la connaissance de cette diversité, suivi de très près par la mesure du lien entre cette diversité et les fonctions qu’elle réalise. « Un état des lieux de la biodiversité microbienne des nappes souterraines françaises apporterait des connaissances précieuses sur la biogéographie des communautés microbiennes, les pressions de sélections des espèces et constituerait une ligne de base à l’évaluation de l’état écologique de ces milieux. » 

En attendant de pouvoir réaliser une analyse exhaustive de cette biodiversité dans le réseau d’eaux souterraines, les travaux d’une équipe allemande proposent dès à présent de déployer des approches simples et peu couteuses qui apportent déjà un certain niveau de connaissances sur l’état des milieux. Cette approche est fondée sur la mesure de trois paramètres microbiens :  la densité des cellules bactériennes, leur activité déduite et la quantité de carbone biodisponible. « Cette approche a été appliquée en Allemagne sur des prélèvements de neuf régions « non perturbées » chimiquement et deux régions perturbées et a permis d’identifier une signature spécifique à la perturbation, indique Jennifer Hellal. » Ainsi cette approche au déploiement simple pourrait être un indicateur précoce d’une perturbation.

Le besoin d’affiner la compréhension des impacts et interactions entre la composante biotique et les conditions des milieux, notamment la présence de contaminants, dans certains domaines est riche de promesse. Les scientifiques peuvent déjà utiliser certains organismes ou groupes d’organismes comme indicateurs de la qualité des eaux souterraines. « C’est le cas par exemple pour des bactéries d’origine fécale qui indique un risque de présence de bactéries pathogènes et une contamination de l’eau, ou comme nous le faisons actuellement sur notre site d’étude en Bourgogne, l’identification de bactéries dégradant des contaminants organiques et qui peuvent aider au diagnostic d’eaux contaminées en vue d’une gestion par bioremédiation ou atténuation naturelle. » Comme le démontre la multiplication d’exemples d’application dans le diagnostic et la remédiation de sites polluées, les microorganismes s’avèrent de précieux alliés et sont à considérer comme une ressource sur lequel l’impact de l’activité humaine est encore peu connu et un monde en soi à découvrir.

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¹     En écologie, la biomasse se réfère à la masse totale des organismes vivants. Ici, la biomasse bactérienne fait référence à l’ensemble des bactéries contenues dans les litres d’eaux filtrés.