Biochem-Env, une plateforme au service de la caractérisation biochimique des sols

National audienceL’infrastructure de recherche « Analyse et Expérimentation sur les Ecosystèmes » ANAEE-S (http://www.anaee-s.fr), coordonnée par le CNRS, l’INRA et l’Université Joseph Fourier, constitue la contribution française au projet européen ANAEE, inscrit sur la feuille de route de l’ESFRI, qui intègre les grandes infrastructures de recherche européennes. Le consortium ANAEE-S associe 11 partenaires institutionnels et 30 sites expérimentaux. Il ambitionne de comprendre et de prédire la dynamique de la biodiversité et des écosystèmes dans un contexte de changement global. Il permettra de progresser sur la compréhension des interactions gènes/environnement au travers de plateformes expérimentales et de modélisation dédiées à la biologie des écosystèmes continentaux, terrestres et aquatiques. Dans ce consortium, la plate-forme Biochem-Env a pour objectif de fournir des compétences, des installations et des services de caractérisation biochimique des milieux naturels terrestres et aquatiques, ainsi que de la macrofaune associée. Elle a été créée en 2012 avec le soutien du projet ANAEE-S et de l’INRA, au sein de l’unité PESSAC de Versailles. La plateforme Biochem-Env est une plateforme technique qui permet le développement et la veille technologique sur les outils de caractérisation biochimique (activités enzymatiques globales, biomarqueurs enzymatiques et lipidiques, acides gras phospholipidiques, activité catabolique…) de matrices environnementales solides (sols et sédiments), ainsi que sur les outils de caractérisation biochimique de la macrofaune terrestre et benthique (biomarqueurs enzymatiques, réserves énergétiques…). Dotée de moyens analytiques haut débit, elle ambitionne notamment d’améliorer les outils biochimiques existants pour l’évaluation de la qualité biologique des milieux et de proposer à la normalisation AFNOR et ISO de nouveaux protocoles expérimentaux. Mobilisable dans le cadre de projets de recherche collaboratifs, l’offre de cette plateforme va du conseil (échantillonnage, protocoles et analyses de données), à la formation technique, en passant par une implication dans les programmes de recherche régionaux, nationaux et internationaux. Les outils et compétences disponibles au sein de la plateforme ont été d’ores et déjà été mobilisés dans des programmes de recherche nationaux de l’ANR (RESACOR) ou de l’ADEME (programme « Bioindicateurs »). Ce dernier avait pour objectif l’évaluation de la sensibilité et des limites d’utilisation d’indicateurs biologiques de la qualité de sols soumis à différentes contraintes (épandage de déchets, sites contaminés, retombées atmosphériques, gestion de la matière organique, pollution diffuse des sols par les pratiques agricoles). Elle est actuellement partenaire d’un projet soutenu par l’ANR CESA, en lien avec les thématiques de stress multiple, et un projet ECOPHYTO pour le développement d’indicateurs microbiens. Notre objectif, pour faciliter le diagnostic de l’état biochimique des sols basé sur la mesure des activités enzymatiques, est de pouvoir choisir ces activités en fonction de la question agronomique ou environnementale posée, et de les replacer dans un référentiel dédié. Pour cela, l’élaboration de ce référentiel et d’un indice multienzymatique constituent des étapes à venir indispensables

Biochem-Env, a plateform of environmental biochemistry for research

As a service of the research infrastructure AnaEE-France (http://www.anaee-france.fr/fr/), the platform Biochem-Env (http://www.biochemenv.fr) offers skills and innovative analytical tools for biochemical characterizations of soils, sediments, and micro-macro-organisms living in terrestrial and aquatic ecosystems. The platform provides methods validated according to Quality Guidelines, i.e. to measure global soil enzymatic activities. Our robot-supported protocols allow great number of enzyme measurements (hydrolase and oxidase activities) with high reproducibility. It has been involved in programs targeted at assessing the sensitivity and restrictions of biological indicators of soil quality, subjected to various constraints (waste landfilling, farming practices, contaminated sites and soils…). The platform is also at the origin of an ISO standard (ISO_TS_22939). Available as a scientific partner in the frame of collaborative research projects, the platform’s abilities ranges from advice providing (sampling, protocols and data analysis), to technical training, including analysis and experimentation in regional, national and international research programs

Development of a soft extraction method for sulfamethoxazole and transformation products from agricultural soils: Effects of organic matter co-extraction on the environmental availability assessment

The recycling of biosolids and livestock manure in agriculture may lead to the introduction of antibiotic residues, i.e., parent molecule and transformation products, into amended soils. Their fate in soils can be approached through the assessment of their environmental availability. In this work, the environmental availability of sulfamethoxazole (SMX) and three transformation products (N4-acetyl-SMX, 3-amino-5-methylisoxazole, aniline) was assessed in soils amended with sludge compost or cow manure throughout a three-month incubation, using soft extractions with CaCl2, EDTA or cyclodextrin solutions. First, the freeze-storage of soil samples was shown to decrease the SMX extractability. The SMX extractability depended on the initial concentration, the amendment type and the extracting solution at day 0. From 1.9% up to 63% of the SMX total content was initially extractable. The lowest fractions were quantified in EDTA extracts in which the dissolved organic matter was the most complex and responsible for high matrix effects in mass spectrometry compared to CaCl2 extracts. The purification of cyclodextrin extracts highly reduced the matrix effects, but CaCl2 was considered as the most suitable extractant. SMX extractability strongly decreased after the first 8days of incubation to finally reach 0.4-0.8% after 84days, whatever the initial conditions. This high decrease could be related to humification observed through the increasing complexity of extracted dissolved organic matter. Very low levels of transformation products were quantified throughout the incubation period. The low environmental availability of SMX was mainly due to its sorption on soil organic matter and resulted in its low biotransformation in these amended soils