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Géosciences Rennes
UMR 6118
Université de Rennes1
Campus de Beaulieu
35042 Rennes Cedex

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Présentation du sevice spécialisé "Géochimie Elémentaire et Moléculaire"

Responsables scientifique et technique : Mathieu Pédrot (MCF) et Martine Le Coz-Bouhnik (IE HC CNRS)

Personnels : Martine Le Coz-Bouhnik (IEHC CNRS), Patrice Petitjean (IE1 CNRS) et Patricia Madec (AI CNRS)

Les ingénieurs et assistant-ingénieur travaillant au quotidien dans cette structure àdes fins d’analyse ou pour des campagnes de prélèvement partagent leur temps sur des tâches d’expérimentations biogéochimiques et participent également aux projets scientifiques et àl’animation en résultant de l’équipe de Géochimie des Eaux et des Interfaces. Chacun d’entre eux est plus spécifiquement responsable d’un ou plusieurs instruments analytiques au sein de la structure ; cette responsabilité intégrant la gestion des plannings, la gestion financière, la formation des divers stagiaires ‘à’ et ‘par’ l’analyse, la veille technologique et la prospective instrumentale. La répartition de ces responsabilités, la liste des instruments analytiques gérés par cette structure ainsi que les principales cibles d’analyses sont résumées dans le tableau fourni dans le document ci-dessous (Annexe 1). Ainsi, il est demandé pour toute demande d’analyse de contacter, soit le personnel responsable de l’instrumentation la plus adaptée àla réalisation des analyses envisagées, soit le responsable scientifique de la structure. Les coordonnées des différents intervenants sont données dans l’annexe 1.

Contours du service et missions

1. Contours

Le service analytique spécialisé ‘Géochimie Elémentaire et Moléculaire’ ou GEM de Géosciences Rennes est né en Janvier 2009 suite àune réorganisation interne des services communs de l’unité. Il fait suite àl’Atelier ‘GéoChimie Analytique’ (GCA) qui comprenait, outre les instruments et missions de la structure GEM, les activités présentes du Laboratoire Technique d’Expérimentation Géochimique. Il est né de la volonté de constituer un centre performant de ressources analytiques dédié aux analyses élémentaires et moléculaires d’échantillons environnementaux (eaux, végétaux, micro-organismes, échantillons biogéniques…). Cette structure est ouverte aux chercheurs de Géosciences Rennes et des unités constitutives de l’IFR CAREN et de l’Observatoire des Sciences de l’Univers (OSU) de Rennes, aux établissements de recherche qui collaborent avec ces unités et éventuellement dans une proportion moindre, et sous réserve de disponibilité àdes organismes privés. Ce service est constitué de différents instruments analytiques (Chromatographie ionique, ICP-MS quadrupolaire possiblement couplée àune ablation laser, Absorption Atomique Four/Flamme, Analyseur de carbone, GC-MS…) inscrits dans une démarche de qualité commune. Par démarche de qualité, il est fait référence àune démarche de qualité requise par les exigences de publications dans des revues internationales àhaut facteur d’impact (standardisation, analyses de standards internationaux, intercalibrations…).

2. Missions

Les missions de ce service de l’unité, et partie prenante du Centre Commun Analytique de l’OSU de Rennes sont de trois ordres ainsi que détaillé ci-dessous :

2.1. Soutien logistique aux projets de recherche

Ce service a pour mission première de fournir l’aide technique et analytique nécessaire àla conduite des projets de recherche des membres de Géosciences Rennes. Ceci inclut la capacité de mobiliser une aide technique pour des missions de terrain incluant des prélèvements et des développements méthodologiques analytiques àdes fins ultimes d’analyses chimiques élémentaires et/ou moléculaires. Des analyses sont également possibles avec une priorité moindre pour des analyses ne relevant pas de programmes de recherche de membres de Géosciences Rennes. Dans ce cas, une participation active de la part des demandeurs sous forme d’aide supplémentaire est requise afin de ne pas mobiliser le personnel technique par ailleurs déjàextrêmement mobilisé par les programmes de recherche dans lesquels Géosciences Rennes est engagé. Des analyses, considérées comme étant de troisième priorité (analyses pour des organismes privés, hors cadre de recherche) peuvent être néanmoins envisagées àdes tarifs plus élevés, sous réserve de disponibilité des personnels et des équipements.

2.2. Soutien àl’enseignement et àla formation àl’analyse senso lato

Les ressources humaines et matérielles opérationnelles dans le centre commun analytique sont également utilisées pour la réalisation de cours ou de formation dispensés aux étudiants de l’Université de Rennes 1 ou àdes extérieurs àchaque fois que la conduite des programmes de recherche l’y autorise. Les personnels de ce service ont le loisir de s’investir dans ces opérations de formation àchaque fois que cela est possible et si telle est leur volonté. Par ailleurs, au travers de l’encadrement technique et de la formation des doctorants àl’analyse et surtout àson traitement critique, ce service analytique affiche une réelle politique de formation tout àfait complémentaire de celle effectuée par les encadrants de thèses.

2.3. Soutien analytique aux tâches d’observation portées par Géosciences Rennes et l’OSU

Le soutien logistique aux tâches d’observation, n’est pas la moindre des missions de ce service analytique, dans la mesure où les tâches d’observation sont au coeur de la constitution de l’OSUR et déjàau coeur des projets portés par les chercheurs de Géosciences Rennes dans le cadre des ORE AgrHys et H+(circulation des fluides dans les milieux fracturés) et du réseau régional GEPMO ; projets concernant àla fois les circulations de fluides dans les milieux fracturés, les mécanismes d’acquisition de la composition chimique des eaux et son évolution spatio-temporelle lors des forçages climatiques ou anthropiques. Ces tâches d’observation requièrent différents types de contributions de la part du service commun avec, àla fois, de la conception de dispositifs de terrain, un fort investissement terrain (installation de sites, prélèvements, suivis…), l’analyse d’un grand nombre de déterminants chimiques sur de nombreux sites de prélèvements et potentiellement àune fréquence courte et sur un pas de temps long ainsi que leur validation et saisie dans la base de données ‘Hysae’ en ce qui concerne les suivis menés dans le cadre de l’ORE AgrHys.

3. Modalités de fonctionnement

L’ouverture du centre commun àl’ensemble du personnel de Géosciences Rennes est l’une des bases de la constitution de ce service analytique. Néanmoins, la gestion de ce potentiel requiert de la vigilance car tous les chercheurs de Géosciences Rennes ou de l’OSU n’ont pas le même rapport àl’analyse : certains ont besoin de données pour caler des modèles et peu importe la technique utilisée, d’autres sont très investis dans l’analyse et/ou le développement méthodologique. Pour ces derniers, l’aide technique et le temps ‘machine’ nécessaires ne sont pas les mêmes. Le service analytique doit gérer cette dualité d’approche de l’analyse, notamment au travers d’un dialogue régulier entre la direction du service et les ingénieurs responsables de l’organisation quotidienne de leurs plannings respectifs. L’animation et la gouvernance du service analytique sont assurées par un chercheur et un ingénieur de Géosciences Rennes assurant conjointement les responsabilités scientifique et technique. Les responsables du service analytique doivent établir un bilan annuel scientifique et financier présenté en conseil d’unité. Ils définissent également la politique tarifaire. Le service analytique est doté d’un comité d’utilisateurs décidant avec les responsables de la politique de gestion suivie concernant les demandes d’analyses ou les développements méthodologiques. Ce comité doit :

- a) définir les priorités d’accès des projets tout en garantissant une équité d’accès pour les membres de Géosciences Rennes,

- b) veiller àassurer un niveau de qualité permettant, àla fois, de maintenir la structure au plus niveau analytique compatible avec des publications dans des revues internationales àfort facteur d’impact et de procurer aux étudiants et collègues une formation analytique de pointe,

- c) développer des protocoles analytiques nouveaux et des développements méthodologiques suscités par les programmes de recherche proposés,

- d) gérer de manière optimale le budget du service en définissant notamment la tarification la plus adaptée,

- e) proposer des priorités d’achats d’équipements analytiques complémentaires ou de jouvence si nécessaire ; dans les deux cas avec l’idée de ne pas proposer d’investissement qui puisse conduire àdes redondances dans les équipements globaux du centre commun analytique de l’OSU de Rennes, sauf si certains équipement s’avéraient complètement saturés en terme de demandes. Les responsables du service analytique ont toute latitude pour refuser de gérer les analyses ou besoins techniques de programmes de recherche manifestement inadaptés aux capacités analytiques des instruments analytiques concernés ou aux priorités calendaires définies par le comité d’utilisateurs.

4. Développements récents

Le quadriennal écoulé a vu principalement : le développement (a) d’activités analytiques liées àl’expérimentation biogéochimique conduite àprésent au sein du Laboratoire Technique d’Expérimentation Géochimique (voir site web correspondant) et le développement de la caractérisation géochimique moléculaire et isotopique de la matière organique dans les écosystèmes continentaux. Si les aspects isotopiques carbone et azote sont couverts analytiquement via une collaboration avec l’INRA St Gilles, le volet analyse moléculaire est entièrement réalisé dans l’unité grâce àune installation d’équipements spécifiques financés dans le cadre du CPER 2007-2013. C’est ainsi tout un laboratoire dédié àl’analyse moléculaire des composés organiques qui a été créé entre 2007 et 2009 avec l’achat d’un extracteur, d’un pilote de microfiltration, d’un pilote d’osmose inverse et d’une chromatographie gazeuse couplée àun spectromètre de masse (Voir Photo ci-dessous du GC-MS QP 2010-plus Shimadzu).

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GC-MS QP 2010-plus Shimadzu

Ces développements instrumentaux et méthodologiques suscités par la conduite de projets de recherche àla fois fondamentaux et appliqués sur l’identification de traceurs moléculaires pertinents de l’origine de la matière organique dissoute dans les hydrosystèmes sont àprésent opérationnels et au coeur des opérations de recherche d’un certain nombre de géochimistes de l’unité et de l’OSU de Rennes.

5. Bilan des activités

5.1. Analyses diverses

Les analyses réalisées dans cette structure lors du dernier quadriennal sont de nature variée. Sans être complètement exhaustif, il convient de souligner :
- a) des analyses via l’ICP-MS en mode solution des teneurs en éléments traces dissous dans les eaux naturelles du sol ou du sous-sol ou dans les solutions issues d’expériences en réacteurs mimant les interactions Eau/Minéral/Bactérie,
- b) des analyses de concentrations d’éléments traces dans des carbonates ou phosphates biogéniques, des ambres àdes fins de reconstitutions paléoenvironnementales,
- c) des analyses de gemmes pour caractériser chimiquement ces minéraux et les gisements associés,
- d) la détermination des concentrations des anions dans les solutions naturelles ou expérimentales via la chromatographie ionique ou
- e) les analyses de l’évolution spatio-temporelle des concentrations en carbone organique dissous et/ou de l’aromaticité de cette matière organique. 


A noter également :

- f) des analyses d’éléments majeurs ou traces dans des végétaux, de l’hémolymphe d’araignées ou des coquilles d’œufs d’escargots,
- g) le développement majeur de la caractérisation
moléculaire de la matière organique par GC-MS, en phase avec le recrutement d’une jeune Chargée de Recherche et l’acquisition via des crédits CPER de l’équipement d’extraction et analytique nécessaire àce type d’analyse.

5.2. Expérimentation et études mécanistiques

Une partie croissante des activités de cette structure analytique durant le dernier quadriennal est liée àla conduite d’expérimentations analogiques des interactions Minéral/Bactérie/Solution (voir figure ci-dessous). Au cÅ“ur des activités de l’équipe de Géochimie des Eaux et des Interfaces de l’unité, elle correspond àune politique volontaire d’acquisition d’équipements et de développements méthodologiques, en phase avec des recrutements récents de chercheurs. Pour rappel, ces activités de recherche correspondent d’une part, àl’étude d’éléments ou de molécules aux propriétés remarquables (Terres Rares, matières organiques...), car pouvant servir de traceurs de mécanismes (complexation, adsorption...) ou de conditions environnementales (potentiel redox, pH...) régnant dans les hydrosystèmes ; et d’autre part, àl’étude et àla modélisation d’un certain nombre de mécanismes fondamentaux (réactions d’oxydoréduction, mécanismes d’adsorption...) opérant aux interfaces Minéral/Bactérie/Solution.

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5.3. Tâches d’observation

Au delàdes analyses reliées àdes études mécanistiques, les suivis chimiques spatio-temporels réalisés par cette structure permettent une intégration, àplus grande échelle (profil de sol ; bassin versant d’ordre 2 à5), des processus élémentaires. Cette intégration se fait alors avec la prise en compte du rôle de la variabilité bioclimatique, de l’hétérogénéité du milieu physique et des activités humaines sur les mécanismes d’acquisition de la composition chimique des eaux et les transferts de solutés via notamment les ORE H+, AgrHys ou le réseau GEPMO. Voir paragraphe 2.3. La photo ci-dessous illustre un suivi réalisé, àl’aide de sondes de mesures de paramètres physico-chimiques (conductivité, pH…), en parallèle des analyses effectuées dans l’un des cours d’eau breton suivi par le réseau GEPMO.

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sondes de mesures de paramètres physico-chimiques
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Instrumentation, responsabilités et cibles d’analyse