Mesure de flux de bactéries d'un couvert végétal vers l'atmosphère

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Submitted on 6 Jun 2020

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Mesure de flux de bactéries d’un couvert végétal vers l’atmosphère

Christel Leyronas, Cindy E. Morris, Pierre Amato, Olivier Marloie, Dominique Courault

To cite this version:

Christel Leyronas, Cindy E. Morris, Pierre Amato, Olivier Marloie, Dominique Courault. Mesure de flux de bactéries d’un couvert végétal vers l’atmosphère. MicrobAéro, Oct 2009, Narbonne, France.

22 p. �hal-02818135�

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Mesure de flux de bactéries d’un couvert végétal vers

l’atmosphère

Pathologie végétale, INRA, Avignon

C. Leyronas, C. Morris

Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes, INRA, Avignon

P. Amato, O.Marloie, D. Courault

MicrobAéro

Narbonne, 6-8 octobre 2009

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Pourquoi mesurer un flux de bactéries

entre un couvert végétal et l’atmosphère ?

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• Atmosphère : espace de dissémination pour de nombreux micro-organismes.

• Champignons et bactéries disséminés peuvent avoir des conséquences sur l’environnement :

→ sur l’agriculture (agent pathogène).

→ sur les processus atmosphériques conduisant à la formation de pluie et de neige.

Ex: Pseudomonas syringae

bactérie phytopathogène (bactériose du melon) et

glaçogène qui peut contribuer à la formation de pluie et de neige lorsque la bactérie atteint les nuages

• Nombre de ces bactéries vivent sur les couverts végétaux et

sont libérées en direction de l’atmosphère.

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Notre objectif : évaluer la capacité d’un couvert à libérer des bactéries potentiellement

pathogènes et/ou glaçogènes

• Mettre au point un dispositif permettant de mesurer les flux de bactéries totales (viables cultivables) en direction de l’atmosphère.

• Déterminer les paramètres clés dans la formation du flux (facteurs climatiques, population épiphyte)

• Caractériser les particules aériennes portant des bactéries

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Comment mesurer un flux de bactéries?

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• Il existe peu de publications

• 2 deux formules disponibles, reposent sur des mesures micro-météorologiques et des mesures de concentrations de bactéries

• Formules liées à des hypothèses (surface homogène, flux

turbulents de chaleur et de particules proportionnels…)

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F=-0,16ρ x ∆zu∆u / [ln(z2/z1)]

²

x ∆[bact] /∆zc

• F :

flux de bactéries entrant dans l’atmosphère (^UFC.m^-2^.s^-1)

• ρ

: densité de l’air

• ∆u :

différence entre les vitesses de vent enregistrées par deux anémomètres séparés par une hauteur ∆zu (z2-z1)

• ∆[bact]

: différence de concentration aérienne en bactéries mesurées par des échantillonneurs séparés par une hauteur ∆zc

Calcul du flux de bactéries

(Lindemann et al., 1982)

Méthode des gradients

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Calcul du flux de bactéries

(Lighthart and Shaffer, 1994)

F = ∆[bact] x H /∆T

• F: flux de bactéries entrant dans l’atmosphère (

^UFC.m^-2^.s^-1

)

• ∆ [bact] : différence de concentration bactérienne (

^UFC.m^-3

)

entre 0.5 m et 2.5 m a.g.l

• H : flux de chaleur sensible (

^W.m^-2

)

• ∆ T : différence de température entre 0.5 m et 2.5 m a.g.l

Ratio de Bowen

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Dispositif expérimental

Echafaudage de 2 mètres de haut.

2 thermocouples à 1 et 2 mètres a.g.l.

2 anémomètres à coupelles

2 échantillonneurs d’air → concentrations bactéries aériennes.

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Echantillonneur d’air

- High throughput jet sampler (Burkard) - 750 L air/min

- Les bactéries peuvent être collectées sur milieu liquide ou solide.

- Les bactéries (UFC) restent viables et

peuvent donc être cultivées et dénombrées.

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Sites expérimentaux 2008 et 2009

X

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Les concentrations et les flux

de bactéries dans l’air

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Evolution de la concentration de bactéries dans l’air au cours de la saison

Prairie 2009 : Min 40 UFC/m³ Max 700 UFC/m³

Evolution de la concentration bactérienne au cours de la saison (données 10h)

0 100 200 300 400 500 600 700 800

9 avril

21 avril

6 mai

19 mai

27 mai

11 juin

18 juin

1er juillet

7 juillet 2,5m

0,5m

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Evolution de la concentration et du flux bactérien

Concentrations en bactéries (UFC/m³ d'air) 21 avril 2009

0 50 100 150 200 250 300

9h 10h 11h 12h30 13h30 14h30 15h30

0,5m 2,5m

Evolution du flux sur la journée (UCF/m²/h) (21 avril 2009)

0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000 50 000

9h 10h 11h 12h30 13h30 14h30 15h30

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Evolution du flux sur la journée (UFC/m²/h (6 mai 2009)

-5 000 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000

9h 10h 11h 12h30 13h30 14h30 15h30

Concentrations en bactéries (CFU/m³ d'air) 6 mai 2009

0 50 100 150 200 250 300

9h 10h 11h 12h30 13h30 14h30 15h30

0,5m 2,5m

Evolution de la concentration et du

flux bactérien

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Quel sont les paramètres

qui influent sur le flux de bactéries?

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Valeurs absolues : varient selon la formule employée

Variations dans le même sens sens quelle que soit la formule → corrélation avec paramètres climatiques doivent être les mêmes

Comparaison méthodes de calcul

-40 000 0 40 000 80 000 120 000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 flux (bact/m3 /h)

Lindemann Lighthart

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Flux/population épiphyte

Evolution de la population bactérienne épiphyte et du flux bactérien

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

09/04/2009

21/04/2009

06/05/2009

27/05/2009

10/06/2009

17/06/2009

30/06/2009

07/07/2009 flux (UFC/m2 /h)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

LOG (population)

flux

Rho= 0.667

P _Spearman = 0.0778

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Correlation flux / facteurs climatiques

-0.296 n.s.

Humidité relative

0.255 n.s.

Vitesse vent

0.562 h.s.

Rayonnement global

0.671 h.s.

Tmp air

0.706 h.s.

Tmp surface

Flux de bactéries Coeff. de corrélation

2008 champ de blé, bon footprint

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Correlation flux / facteurs climatiques

-0.297 s.

0.581 h.s.

0.237 n.s.

-0.198 n.s.

-0.239 n.s.

Flux de bactéries (Lindemann)

-0.054 n.s.

Humidité relative

0.308 s.

Vitesse vent

0.252 n.s.

Rayonnement global

-0.272 n.s.

Tmp air

-0.218 n.s.

Tmp surface

Flux de bactéries (Lighthart) Coeff. de corrélation

2009 prairie, footprint très variable

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Comment s’affranchir des sites « idéaux »?

• Mettre au point un dispositif utilisable partout permettant de mesurer un flux représentatif de la parcelle

• Nécessité de la collaboration en microbiologistes et physiciens

• Projet innovant ( EPHYSE, EMMAH, Laboratoire

d’aérologie, Pathologie végétale ) : mesure de flux de micro-organismes par REA

Conclusion

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Merci de votre attention

La BBC et les flux de bactéries….