Post on 12-Sep-2018
Bordeaux - 25 au 27 Novembre
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil
JOURNÉESEAU ET ENVIRONNEMENT
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Mise au point d’une bioélectrode algale pour la détection d’ions de métaux lourds dans des eaux chargées en phosphate
C. Durrieu et H.Guedri
ENTPE Laboratoire des Sciences de l’Environnement
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Contrôle en continu de sites à surveiller
Détection des contaminants chimiques
Outil d’alarme précoce : Early Warning system
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Deux composants principaux :
Principe de fonctionnement d’un biocapteur
Biorécepteur (enzyme, cellule, antigène…)
Transducteur (fibre optique, electrode conductimétrique…)
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Biorécepteur algal : Chlorella vulgaris
o Facilité de mise en cultureo Accumulation des polluantso Grande sensibilité aux stresso Présence d’enzymes membranaires (phosphatases alcalines)o Suivi d’activités métaboliques in vivoo Inhibition des phosphatases par métaux lourdso Inhibition des phosphatases par les ions phosphates
Chlorella vulgaris
Cellules entières non modifiées
Culture en milieu synthétique
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Inhibition des activités phosphatases algales par les ions de métaux lourds
0
20
40
60
80
100
Cd Hg Pb Zn Cu Ni Cr
0,020,04
0,080,16
0,320,64
1,28
Durrieu, Badreddine, Daix, (2003) Journal of Applied Phycologym
G /L
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Préconditionnement des cellules algales pour une activation de la phosphatase alcaline
Culture en phase exponentielle de croissance
Centrifugation
cellules Milieu de culture
Inoculation des cellules dans milieu AFNOR T90 304
remise en suspension T90 304 sans phosphate
6 jours 5000 lux 16H00/24H00
21 jours 5000 lux 16H00/24H00
APA stable 30 jours à 4°C
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Mise en contact algues toxiques
Dépôt algues
algues centrifugation pour séparation algues milieu de culture
toxique
Dépôt toxique
centrifugation pour séparation
algues toxiqueAjout substrat enzymatique et mesure
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Microélectrode conductimétrique
30 mm
5mm
contactMembrane en époxy
électrodes1.4mm*1.5m
m
Biorécepteur algalTransducteur conductimétriqueMesures de variations locales de conductivité
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
Principe de l’assemblage en monocouches de cellulesSelf Assembly Monolayer (SAM)
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
Immobilisation des algues en monocouches d’autoassemblage SAM (Self Assembly Monolayer)
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Calibration de microélectrodes algales pour la détection d’ions de métaux lourds
Aux plus faibles concentrations, les ions de métaux lourds peuvent activer les phosphatases. Cette activation peut constituer un biomarqueur de la présence de faibles concentrations d’ions métalliques
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
0
20
40
60
80
100
120
temoin début pointe fin
APA
res(
%)
non filtrés filtrés
0
50
100
150
200
250
début pointe fin
non filtrésfiltrés
Activité phosphatase de cellules algales exposées à des rejets urbains par temps de pluie
Les échantillons sont récupérés au cours de deux épisodes pluvieux différents du printemps 2008 en début, pointe et fin d’épisode sur le bassin d’infiltration de Django Reinhart de l’Ouest lyonnais
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
-
DU LCC
du Génie Civil É
5898849182Aval F
5785787778Amont F
5585998577Sortie STEP F
3570929265Entrée STEP F
57918592110Aval NF
5880928282Amont NF
2076885512Sortie STEP NF
95270403Entrée STEP NF
9/10/0716/7/0722/5/077/5/073/5/07
Activité résiduelle mesurée après exposition à des rejets de stations d’épuration Site d’Orcemont : entrée, sortie, cours d’eau (amont et aval)
Pourcentage d’activité résiduelle de l’activité phosphatase algale après exposition aux prélèvements
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
R2 = 0,9701
0
20
40
60
80
100
0,0000010,000010,00010,0010,010,11
Concentration PO4, g/l
APA
res
(%)
Action des ions phosphates sur l’activité phosphatase alcaline de Chlorella vulgaris
Les ions phosphates inhibent l’activité phosphatase à des concentrations bien inférieures aux limites de potabilité
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Dépôt d’une monocouche de nafion sur des algues réticulées dans un gel BSA glutaraldéhyde
Nafion Sigma (5% w/v solution in a mixture of water and lower aliphatic alcohols)
GAGAvapvap
Membrane activeMembrane référence
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
APA de CV
0
2
4
6
8
10
12
0 0,5 1 1,5 2
p N PP
1%3%5%7%10%
Activité Phosphatase Alcaline de Chlorella vulgaris immobilisée dans une triple couche de Nafion
Au-delà d’un certain pourcentage de nafion, le substrat ne pénètre plus dans la membrane
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
0
20
40
60
80
100
120
0,001 0,01 0,1 1 10
PO4, mg/l
APA
res,
%3%
4%
5%
6%
7%
8%
Action des ions phosphates sur l’activité phosphatase de Chlorella vulgaris immobilisée dans différents pourcentages de nafion
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
0102030405060708090
0,0010,010,1110
PO4, mg/l
APA
res,
%
3ppb Cd
5ppb Cd
10ppb Cd
100ppb Cd
La toxicité des métaux est indépendante de la concentration en phosphates pour des cellules immobilisées dans 6% de nafion
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
0
20
40
60
80
100
120
temoin
1ppb
2ppb
3ppb
4ppb
5ppb
10pp
b10
0ppb
1000
ppb
APA
res
,% Cd
Pb
Zn
Relation dose-effet entre la concentration d’ions métalliques etl’activité phosphatase de cellules algales immobilisées dans 6% de nafion
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
Activité phosphatase alcaline de cellules de Chlorella vulgaris préalablement exposées à des rejets de bassins routiers
Phosphatase alcaline
0
50
100
150
200
250
Rejet Amont Aval Rejet Amont Aval
Campagne 1 Campagne 2
% A
PA BF
Biocapteurs et détection des métaux lourdsBordeaux - 25 au 27 NOVEMBRE 2009
LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
EAU ET ENVIRONNEMENT
C. Durrieu et H. Guedri
MERCI POUR VOTRE ATTENTION