Le Laboratoire de Physico & Toxico-chimie des systèmes naturels : des recherches pour évaluer la qualité des écosystèmes

Novembre 2003 - n°82

Le Laboratoire de Physico & Toxico-chimie des systèmes naturels : des recherches pour évaluer la qualité des écosystèmes

Mettre en oeuvre la pluridisciplinarité nécessaire aux études ayant trait à l'environnement est ce qui a motivé la création du Laboratoire de Physico & Toxico-chimie des systèmes naturels (LPTC, UMR 5472 CNRS). Depuis, le laboratoire associe des chercheurs ayant des compétences reconnues en physico-chimie, chimie analytique, biochimie et toxicologie.

La contamination chimique s’étend à l’ensemble des écosystèmes mondiaux. Parmi ceux-ci les écosystèmes aquatiques marins et dulçaquicoles représentent des écosystèmes particulièrement vulnérables de par l’atteinte aux ressources aquatiques et aux activités humaines qui ont pu s’y développer. La mise en place de la Directive Cadre Européenne sur l’Eau (DCE) nécessite la mise en place d’outils permettant d’appréhender le bon état écologique et chimique des écosystèmes aquatiques. Le suivi du devenir des contaminants chimiques dans l’environnement aquatique et l’observation des effets biologiques associés à ces contaminants font partie de la panoplie d’outils nécessaires à développer pour évaluer la qualité de ces écosystèmes.

Dirigé par Philippe Garrigues, Directeur de recherche CNRS, le LPTC effectue des recherches rattachées aux secteurs de la chimie analytique, de la biogéochimie et de la biologie. Les travaux sont menés en collaboration avec les UFR de Biologie et des Sciences de la Terre de l'Université Bordeaux I mais aussi à travers plusieurs plans de pluriformations et groupes de recherche (GDR). Une structure interface (CDTA : Centre de Développement et Transfert Analytique) propose des conseils et des transferts de technologie dans les différents domaines de compétence du laboratoire : analyse organique, analyse inorganique, toxicologie. Site d'accueil européen Marie-Curie pour la Chimie Analytique Environnementale, le LPTC accueille des doctorants effectuant leurs thèses dans d’autres pays européens. Le Laboratoire de Physico & Toxico-chimie est partie prenante dans plusieurs programmes de recherche européens, en particulier le projet BEEP (Biological Effects of Environmental Contamination, http://beep.lptc.u-bordeaux.fr/ ) dont il assure la coordination. Ces projets génèrent des recherches ayant pour objectifs de définir des paramètres biologiques appelés biomarqueurs qui seront des indicateurs du changement biochimique au sein des organismes marins exposés à une contamination chimique.

Ces différentes méthodologies de surveillance (approches chimique et biochimique) ont ainsi été appliquées au suivi des pollutions pétrolières de l’ERIKA et du PRESTIGE.

Différents thèmes de recherche

Dans ces différentes optiques, le LPTC développe deux thèmes de recherche importants :

Physico-chimie de l'environnement
Il s’agit de développer des méthodes et de protocoles d'analyses permettant l'accès, d'une part aux molécules et espèces chimiques, et d'autre part aux cycles biogéochimiques (transport, bioaccumulation, biotransformation, biodégradation) des substances chimiques simples (espèces atomiques ou moléculaires) ou complexes (macromolécules humiques) dans les différents compartiments de l'environnement (eaux, sédiments, sols, organismes).

Biochimie & Toxicologie
- Ce thème étudie les mécanismes biochimiques de réponse des organismes à la présence de contaminants dans l'environnement. Un accent plus particulier est dévolu aux systèmes enzymatiques (fonctionnalités, structures...) induits ou inhibés par la présence de contaminants spécifiques (monooxygènases dépendantes de cytochromes P450, induites par les composés aromatiques, métallothionéines/métalloprotéines inductibles par les métaux). Des travaux de modélisation moléculaire et de relations structure-activité quantitatives (QSARs) sont appliquées à l'étude des interactions xénobiotiques/systèmes enzymatiques

Des secteurs d'applications bien ciblés

L'application de ces recherches se fait dans différents secteurs :

Environnement & Toxicologie :
Surveillance chimique et biologique des eaux, des effluents et des déchets. Evaluation des sources des contaminants et de leurs impacts.

Géochimie pétrolière & Pétrochimie
Géochimie moléculaire pour l'évaluation de la maturité et de l'origine des pétroles.
Etude de procédés de transformation des produits pétroliers.

Chimie Analytique
Développements analytiques pour la détermination des contaminants organiques, des produits naturels

Agro-Alimentaire
Qualité et Sécurité des aliments. Description et évolution des arômes.
Mise au point et validation d'aliments fonctionnels ayant des effets protecteurs sur la cancérogénèse.

Modélisation
Calcul de paramètres physico-chimiques & QSAR.
Modélisation de macromolécules & des interactions ligands-récepteurs.

Matériels et personnels.

Toutes ces recherches nécessitent un matériel adéquat. Le laboratoire est équipé avec plusieurs chaînes chromatographiques liquides ou gazeuses couplées à divers types de détection (UV-Vis, Fluorescence, électrochimie) ainsi qu’à des spectromètres de masse (7 chaînes GC/MS, 2 chaînes LC/MS). Plusieurs équipements chromatographiques ainsi qu’une torche à plasma couplée à un spectromètre de masse ( ICP/MS) et une chaîne GC/MS sont spécifiquement dédiés à la cellule de transfert ( CDTA). De nombreux spectrophotomètres et spectrofluorimètres sont aussi utilisés tant par les physicochimistes que les biochimistes. Enfin, plusieurs salles d’aquariums sont disponibles ainsi que divers matériels d’intervention sur le terrain (vedette transportable, équipements de plongée autonome).

Le LPTC est composé de plus de 40 personnes comprenant 10 Enseignants-chercheurs, 6 Chercheurs CNRS et 6 Ingénieurs, Techniciens, Administratifs. De nombreux doctorants (actuellement une douzaine) effectuent des thèses dans les domaines de chimie et toxicologie de l’environnement. Il est possible aussi d'effectuer la préparation de doctorats, des stages Post Doctoraux et des stages de Fin d’Etude au sein des divers groupes de recherche du laboratoire. Afin de mener à bien ses travaux, le laboratoire s'entoure de partenaires institutionnels (IFREMER, INRA, INERIS, CEA, Ministère de l'Environnement…) et d' industriels régionaux, nationaux & internationaux

En parallèle, le laboratoire bénéficie d'une antenne "Equipe Périgourdine de Chimie Appliquée" située en Dordogne à Périgueux (24) sur le site de l'IUT et dirigée par le Pr. Montury.
Le thème de ses recherches est "Analytes Organiques et Matrices Naturelles" et les scientifiques travaillent sur différents domaines :

- Extraction de molécules organiques à l’état dispersé dans des matrices naturelles
- Développement de nouvelles méthodes de dosage
- Caractérisation chimique par couplage de l’analyse SPME/et des Réseaux de neurones

Le Laboratoire de Physico & Toxico-chimie organise régulièrement des manifestations scientifiques internationales. Du 17 au 19 septembre dernier, à Thessalonique (Grèce), a eu lieu un symposium intitulé "Computational Methods in Toxicology and Pharmacology Integrating Internet Resources (CMTPI-2003)." Organisé conjointement par le LPTC, l'université de Thessaloniki et le CTIS Rillieux La Pape (France), il a généré de nombreux visiteurs et intervenants sur le thème de l'évolution de l'utilisation d'internet et de l'ordinateur pour les recherches en toxicologie et pharmacologie.

Le LPTC organisera en 2004 (28 aout/1er sept) le 9° Congrès " Chimie et Environnement " de la FECS (Fédération Européenne des Sociétés de Chimie : http://www.scientificjournals.com/espr/fecs).

Fort de ses différents atouts, le Laboratoire de Physico & Toxico-chimie entend bien continuer ses différentes recherches nécessaires à la survie de nos mers et à la lutte contre la pollution.

Pour en savoir plus, contactez :
LPTC
Philippe Garrigues