CEBEDEAU • Lancement de la campagne d’échantillonnage du projet AquaBioSens

Contexte : la biodiversité dans nos cours d’eau

La Directive Cadre sur l’Eau (2000/60/EC) requière au près des états membres d’assurer une bonne qualité de leurs masses d’eau en s’intéressant, d’une part, aux paramètres physico-chimiques, et, d’autre part, à la qualité écologique. C'est dans ce contexte que le CEBEDEAU travaille sur le projet AquaBioSens.

Ce projet s’intéresse aux eaux naturelles comme les eaux de rivières, de baignades, les piscines naturelles et les étangs, et vise à développer un bioindicateur de la qualité aquatique basé sur l’analyse génomique du périphyton. Le périphyton est un biofilm aquatique adhérant à des substrats immergés dans l’eau. Lorsque celui-ci est sous l’influence de certains facteurs environnementaux, des changements au sein de la communauté microbiologique sont recensés. Cette caractéristique fait du périphyton une matrice intéressante pour identifier des pollutions, ou de manière plus générale, des variations de la qualité de l’eau. Le développement de ce bioindicateur complémentera les indices courants, comme l’indice Biologique Global, l’indice Benthique Diatomique, Macrophyte, Biotique, intégré Piscicole etc. Ces derniers sont basés sur une caractérisation microscopique des organismes recherchés mais les analyses sont relativement longues, sont réalisées à de faibles fréquences (tous les 2 à 6 ans), et nécessitent – selon le cas – une capture physique des organismes qui peut blesser des individus ou entraîner une faible détection. Les inventaires, des diatomées par exemple, exigent des taxonomistes avertis or, ce métier est en pénurie en Europe.

Objectif du projet : développement d’un indice biologique

L’objectif du projet est donc de définir un calcul d’indice biologique. Pour ce faire, une campagne d’échantillonnage est planifiée en 2025 afin de collecter un maximum d’échantillons. Le processus est le suivant : des supports artificiels (échantillonnage basé sur une accumulation passive de périphyton) seront immergés dans l’eau pour une durée d’un mois, après cela, des prélèvements seront effectués toutes les 4 semaines. Ces prélèvements consisteront à récupérer du périphyton par raclage sur l’échantillonneur développé durant ce même projet, à extraire l’ADN du périphyton et enfin, à séquencer l’ADN grâce à la technologie des nanopores.

Avancement du projet

2024 : conception du plan d’échantillonnage et développement des méthodes

L’année 2024 a été consacrée à la conception (1) de l’échantillonneur et (2) du plan d’échantillonnage et (3) aux développements des méthodes d’analyse.

Le système d’échantillonnage utilisé pour la campagne d’échantillonnage sera un système simple, composé d’une plaque en PVC reliée à un pont via une chaîne en inox. Un second système d’échantillonnage est également en cours de conception afin de comparer différents types de plastique et de conception pour une récupération optimale du périphyton (ceci fera l’objet d’un autre article).

Le plan d’échantillonnage, quant à lui, a été conçu afin d’obtenir des échantillons divers en termes de provenance et de potentielles contaminations physico-chimiques. Un premier axe concerne l’influence des rejets de stations d’épuration sur la biodiversité. Des échantillonneurs seront placés en amont et en aval de stations d’épuration traitant différents types d’effluents (domestiques et hospitaliers) ainsi que des stations d’épuration en cours de réhabilitation.

Un deuxième axe concerne la qualité biologique des eaux selon les analyses effectuées par le Département de l’Etude du Milieu naturel et agricole (DEMNA) du SPW. Cet organisme effectue les analyses des indices biologiques (diatomées, macrophytes, macro-invertébrés et poissons) pour les 356 masses d’eau en Wallonie. Les sites d’échantillonnage sélectionnés comprennent un nombre égal de sites dits de bonne qualité et de sites dits de mauvaise qualité biologique. Finalement, un troisième axe concerne le type de masse d’eau étudiée, un mélange de ruisseaux et de rivières a été sélectionné pour constituer le plan d’échantillonnage.

La méthode d’extraction d’ADN a fait l’objet d’une étude assez conséquente afin de déterminer quelle méthode est la plus optimale pour extraire l’ADN des communautés d’intérêt du périphyton. Au total, 3 méthodes de lyse cellulaire combinées à 11 kits commerciaux d’extraction d’ADN ont été comparées (voir : https://www.cebedeau.be/fr/blog/article/projet-aquabiosens). Les méthodologies de séquençage d’ADN ont également été développées. Les gènes codant pour l’ARN ribosomique 16S et 18S seront ainsi séquencés durant la campagne d’échantillonnage afin de respectivement identifier les organismes procaryotes et eucaryotes présents dans le périphyton.

2025 : campagne d’échantillonnage

L’objectif de l’année 2025 est d’effectuer la campagne d’échantillonnage et d’appliquer les méthodes d’analyses développées. En février 2025, les échantillonneurs seront installés dans les différents sites d’échantillonnage. Diverses analyses seront effectuées durant cette campagne :

• caractérisation physico-chimique de l’eau (température, pH, conductivité, oxygénation, vitesse d’eau, DCO, DBO, azote, phosphore, …),
• caractérisation taxonomique du périphyton (séquençage par Nanopore des gènes codant pour l’ARNr16S et l’ARNr18S et calcul de l’Indice Biologique Diatomées),
• caractérisation du périphyton (MES, MVS, chlorophylles).

Grâce à l’acquisition de ces données, l’objectif est de créer un fichier de métadonnées qui, à terme, permettra le calcul du bioindicateur.

Financement

AquaBioSens est un projet FEDER (Fonds Européen de Développement Régional) s’inscrivant dans le portefeuille de projets SWaM@Sc (Smart Water Management Across Scales) mené par l’Université de Liège, en collaboration avec le CEBEDEAU. Ce projet a débuté en août 2023 et se clôture en décembre 2026.