Ecologie microbienne et métabolisme associé : étude de l'eau interstitielle et de la roche argileuse du Callovo-Oxfordien dans le Laboratoire de Recherche Souterrain de l’Andra (Meuse/Haute-Marne)

par Bruno Mayeux

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Marc Labat.


  • Résumé

    Dans le cadre des recherches de l'ANDRA sur le confinement en couche géologique profonde de déchets radioactifs, une étude microbiologique a été menée sur l'eau interstitielle et l'argile du Callovo-Oxfordien (–490m, 165 millions d'années). Deux types d'études ont été menés, culturale et moléculaire.Malgré différentes tentatives d'extractions, et comme pour les études antérieures effectuées, aucun ADN n'a pu être extrait au cours de ce travail. Par contre, une approche culturale a permis de mettre en évidence la présence d'une microflore peu dense mais viable et métaboliquement assez variée : neuf espèces aérobies dont quatre facultatives et deux anaérobies strictes, de différents types métaboliques : sulfato-réducteur, réducteur de Fe(III), fermentaire et oxydation complète des substrats en CO2. Au vu des disponibilités in-situ en sources de carbone (SC) et d'énergie nécessaires à la croissance bactérienne, la production d'acétate et autres acides gras volatils ainsi que la production d'hydrogène pourraient potentiellement être actifs dans le Cox. L'étude des produits du métabolisme a permis d'identifier plusieurs agents biotiques (dont H2S) ayant potentiellement une activité biocorrosive. Par ce travail il apparait fondamental que la composante biologique soit prise en compte dans la conception du stockage, afin notamment d'éviter ou de limiter tout apport de matière organique exogène à la formation argileuse. Cette prise en compte biologique apparait cruciale pour tenter de restreindre le réseau trophique bactérien à ces conditions initiales, celles qui sont potentiellement présentes sur le site de stockage, qui concernent les seules SC et d'énergie autochtones.


  • Résumé

    In the framework of research of ANDRA about reversible deep geological radioactive waste, a microbiological study was conducted on pore water and Callovo-Oxfordian clay layer (-490m and 165 million years). Two types of studies were conducted, a cultural approach and a molecular approach.Despite various attempts of extraction, and as for the previous, no DNA could be extracted in this work. However, the cultural approach has highlighted the presence of a sparse microflora but viable and metabolically quite varied: nine aerobes species including four facultative anaerobes and two strictly anaerobes. They represent different metabolic types: sulfate-reducing, iron-reducing, fermentative and complete oxidation of substrates into CO2. In view of the availability of in-situ sources of carbon and energy required for bacterial growth, the production of acetate and other volatile fatty acids as well as hydrogen production could potentially be active in the clay layer of Cox and open to varied bacterial growth.The study of metabolic products has also identified several biotic agents (including hydrogen sulfide) having a potentially biocorrosive activity. Through this work it appears that the biological component is to be taken into account in the design of radioactive waste storage, in particular to avoid or minimize any contribution of exogenous organic matter in the clay formation.This biological consideration appears crucial to attempt to restrict bacterial trophic network on these initial conditions, that is to say those that are potentially present on the storage site, that concern solely autochthonous carbon and energy sources.


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