p´ edologie, la caract´ erisation des sols se fait par une description en horizons, couches

horizontales

plus ou moins homog`enes qui s’individualisent de la roche m`ere

jus-qu’`a l’atmosph`ere (Blume et al., 2016 ; Jenny, 1994). Comme la vigne est une plante `a

enracinement profond ce type de description semble plus adapt´e `a la viticulture que la

description des premiers 20 cm commun´ement utilis´ee en agronomie (Benciolini et al.,

2006 ; Branas and Vergnes, 1957 ; Doll, 1954 ; Seguin, 1972). De plus, en sciences du sol,

une distinction est faite entre sol et mat´eriel parental ; cette consid´eration est souvent

absente dans les discussions autour du vin (Maltman, 2013).

2.4.1 Utilisation des outils g´eochimiques traditionnels

Les m´ethodes g´eochimiques utilisent la spectrom´etrie de masse en routine pour la

d´etermination des teneurs en ´el´ements majeurs et traces dans diff´erentes matrices. Par

cette technique des donn´ees sur une multitude d’´el´ements peuvent ˆetre acquises

simul-tan´ement et peuvent ensuite ˆetre trait´ees par une approche statistique (statistiques

multivari´ees). C’est ce qui a d´ej`a ´et´e entrepris pour distinguer la provenance de vins `a

partir d’un nombre d’origines limit´es (Coetzee et al., 2014 ; Martin et al., 2012 ;

Mer-curio et al., 2014). Plus traditionnellement, les rapports entre ´el´ements sont utilis´es en

g´eochimie pour le tra¸cage de source. Par exemple le couple Ca/Sr a ´et´e utilis´e afin de

d´eterminer les source de Ca dans un ´ecosyst`eme forestier (Blum et al., 2012, 2012 ;

Schmitt et al., 2017 ; Wiegand et al., 2005). De la mˆeme mani`ere, les rapports K/Rb

ont prouv´e leur utilit´e pour le tra¸cages de la nutrition par les plantes et les pertes

des ´ecosyst`emes forestiers (Chaudhuri et al., 2007 ; Likens et al., 1994 ; Peltola et al.,

2008). Les rapports entre ´el´ements sont ´egalement `a la base des calculs de transferts de

masses lors de l’alt´eration chimique (Brimhall et al., 1988). Ces calculs permettent de

d´eterminer la part d’un ´el´ement qui est export´e d’un sol en r´ef´erence `a un ´el´ement

im-mobile. Cette technique est aussi utilis´ee pour calculer les apports d’´el´ements ext´erieurs

par rapport aux teneurs initiales dans la roche m`ere (Brimhall et al., 1988). Les

rap-ports isotopiques du Sr constituent un autre type de traceur commun´ement utilis´e en

g´eochimie. Les rapports des isotopes radiog´eniques du Sr ne sont pratiquement pas

fractionn´es lors des r´eactions chimiques de basse temp´erature et font ainsi d’excellents

traceurs d’origine dans une multitude de situations (Blum et al., 2000 ; Capo et al.,

1998 ; Horn et al., 1993 ; Pett-Ridge et al., 2009).

La g´eochimie nous fournit alors une vari´et´e d’outils qui peuvent ˆetre facilement

uti-lis´es en environnement viticole. Ces outils semblent adapt´es pour l’´etude des sources

des nutriments des plantes et la d´etermination de l’origine des vins.

2.4.2 Utilisation des isotopes non-traditionnels en milieu

agro-nomique

Les rapports des isotopes stables des ´el´ements l´egers sont devenus des outils

stan-dards dans une multitude de domaines. Les rapports isotopiques peuvent ajouter une

information suppl´ementaire aux donn´ees de concentrations si les m´ecanismes de

frac-tionnement sont connus. G´en´eralement, les rapports isotopiques peuvent ˆetre utilis´es

soit pour tracer les sources d’un ´el´ement dans un compartiment, soit pour acqu´erir

des informations sur les m´ecanismes chimiques mis en œuvre lors du transfert de ces

´el´ements. Ceci est possible parce que les isotopes r´eagissent diff´eremment en fonction

de leur masse pour une grande majorit´e de r´eactions. Les rapports isotopiques du Cu

sont commun´ement mesur´es `a l’aide d’un ICP-MS `a multi-collection. La mesure est

relativement simple et la plupart des ´equipes qui travaillent sur les isotopes stables du

Cu utilisent le protocole propos´e par Mar´echal et al. (1999). Mais comme les diff´erences

observ´ees sont relativement petites (de l’ordre du dixi`eme de pour mille des rapports

Cu sur

Cu), la mesure n´ecessite une grande

puret´e

de l’´echantillon et une

cor-rection du fractionnement induit par la machine par une mesure simultan´ee du Zn

ou du Ni (Chapman et al., 2006 ; Ehrlich et al., 2004 ; Mar´echal et al., 1999). Cela

implique la s´eparation du Cu des autres ´el´ements de la matrice de l’´echantillon, en

particulier lorsque le Cu n’est qu’un ´el´ement trace dans les matrices environnementales

2.4. Le potentiel des g´eosciences en viticulture 29

(Chapman et al., 2006 ; Ehrlich et al., 2004 ; Mar´echal et al., 1999). La purification est

l’´etape critique dans la d´etermination des rapports isotopiques du Cu et le protocole de

purification n´ecessite une adaptation aux matrices ´etudi´ees (Archer and Vance, 2004 ;

Babcsanyi, 2015 ; Bigalke, 2010 ; Borrok et al., 2007 ; Larner et al., 2011 ; Liu et al.,

2014 ; Mar´echal et al., 1999).

Figure 2.5 – Histogramme des rapports isotopiques mesur´es dans des sols agricoles

pollu´es par du Cu (noir) et non-pollu´es (gris) en France (Fekiacova et al., 2015).

Les premi`eres ´etude des rapports isotopiques dans des ´echantillons

environnemen-taux ont ´et´e conduite par Mar´echal et al. (1999). Les premi`eres analyses d´edi´ees aux

sols et aux plantes ont ´et´e r´ealis´ees environs 10 ans plus tard (Bigalke, 2010 ; Bigalke

et al., 2010b, 2011 ; Weinstein et al., 2011). Mˆeme si les sols contamin´es en Cu ont ´et´e

cibl´es d`es le d´ebut des ´etudes utilisant l’isotopie de Cu, il n’est toujours pas ´etabli si

les rapports isotopiques mesur´es sont contrˆol´es par la signatures des sources du Cu ou

par le fractionnement lors des m´ecanismes de transfert (Babcs´anyi et al., 2016 ; Bigalke

et al., 2010a). N´eanmoins des tendances g´en´erales vers des rapports isotopiques ´elev´es

dans les sols sont visibles dans une ´etude sur les sols agricoles en France (Fekiacova et

al., 2015).

Dans les plantes, la discussion sur les m´ecanismes entrainant un fractionnement

iso-topique des isotopes du Cu est encore largement d´ebattue. Il est g´en´eralement admis

que l’absorption par les plantes enrichit les tissus v´eg´etaux en isotopes l´egers mais

diff´erentes observations existent sur le fractionnement du Cu `a l’int´erieur de la plante,

sugg´erant une d´ependance des conditions environnementales (Jouvin et al., 2012 ; Li et

al., 2016 ; Ryan et al., 2013 ; Weinstein et al., 2011).

N´eanmoins, le fractionnement entrain´e par une multitude de r´eactions en conditions

exp´erimentales a ´et´e report´e dans la litt´erature (absorption par des

plantes/microor-ganismes, complexation par de la mati`ere organique, pr´ecipitation sous forme de

mala-chite, r´eduction et oxydation, adsorption sur des min´eraux secondaires) (Balistrieri et

al., 2008 ; Bigalke et al., 2010c ; Ehrlich et al., 2004 ; Jouvin et al., 2012 ; Kimball et

al., 2009 ; Li et al., 2015 ; Mar´echal and Albar`ede, 2002 ; Marechal and Sheppard, 2002 ;

Mathur et al., 2005 ; Navarrete et al., 2011 ; Pokrovsky et al., 2008 ; Ryan et al., 2014,

2013 ; Zhu et al., 2002).

Il s’av`ere au regard de cela que les rapports isotopiques du Cu sont un outil en d´eveloppement