Offres de stages

Plusieurs modalités de stages sont possibles dans l’Unité ainsi que pour les étudiants de premier cycle et le MASTER, comme pour d’autres formations.

  1. Impacts à moyen terme de l’épandage d’effluents d’élevage sur le transfert de matières organiques dissoutes dans le sol
  2. Variabilité spatiale des flux de nutriments en lien avec la nature organique des sédiments de vasières.
  3. Caractérisation géologique, diagénétique et géochronologique de brèche (San Llorenzo de Morunys et/ou bassin du Bas-Agly)
  4. Composition de la matière organique dissoute : Quel lien entre analyse moléculaire et analyse spectroscopique ?
  5. Absorption des nanoplastiques par les plantes : focus sur les processus Rizosphèriques
  6. Modélisation analogique de la zone hyporhéique

Impacts à moyen terme de l’épandage d’effluents d’élevage sur le transfert de matières organiques dissoutes dans le sol

Niveau du stage : Master 2

Encadrement (postuler avant mi-décembre 2019) :

Résumé :
Plusieurs leviers peuvent être mis en oeuvre pour gérer plus durablement les cycles biogéochimiques dans le cadre de la transition agro-écologique. Dans un contexte de polyculture élevage, un de ces leviers repose sur l’amélioration du recyclage des nutriments azote (N) et phosphore (P) par une meilleure valorisation agronomique des produits résiduaires organiques (PRO). Le recyclage de produits transformés, compost ou digestats de méthanisation, améliore les propriétés physiques des sols à court et long terme. Par contre l’effet des apports de ces PRO sur les pertes en carbone organique dissous (COD) pose question, car des effets divergents ont été reportés dans la littérature sur l’impact des PRO sur la teneur en COD dans les horizons profonds du sol. On peut donc se poser la question de la persistance dans le sol d’une partie de ce carbone soluble apporté par les PROs, et de leur contribution aux transferts verticaux de COD dans les sols, durant les périodes de transfert. Les matières organiques (MO) jouent un rôle central vis-à-vis de la biodiversité, du transfert des micropolluants et du climat. Comprendre leur biogéochimie est donc primordial par rapport à des enjeux de société tels que la sécurisation des ressources en sols et en eaux et le développement durable. Les impacts agronomiques et environnementaux du recyclage des PRO en contexte agricole font l’objet des recherches menées au sein du système d’observation et d’expérimentation pour la recherche en environnement « produits résiduaires organiques » (SOERE PRO),mis en place par l’INRA et incluant la plateforme expérimentale EFELE (EFluents d’’Elevage et Environnement), située au Rheu (Ille et Vilaine) Sur ce dispositif, des essais en parcelles sont menés depuis 2012 en utilisant des doses agronomiques de différents effluents (porcin, bovin, avicole) dans le but de quantifier et modéliser les effets des apports répétés de PRO sur la dynamique de la matière organique.

Dans ce contexte, l’objectif du stage de master 2 proposé sera de déterminer les impacts des PRO sur le transfert vertical de matières organiques dissoutes dans le profil de sol exploré par le système racinaire des cultures.

La démarche consistera à analyser les MOD collectées depuis 2014 par des plaques lysimètriques installées sur sur EFELE à 40 et 90 cm de profondeur. Les analyses se feront à l’échelle moléculaire par thermochimiolyse (couper les macromolécules en monomères) couplée à de la chromatographie en phase gazeuse (séparer ces molécules) et à un spectromètre de masse (identifier les molécules). Cette méthode permet de suivre de manière pseudo-quantitative la composition des lignines, cutines, subérines, des polysaccharides ainsi que d’effectuer un profilage des acides gras issus des micro-organismes (équivalent PLFA).

Intégration dans un projet :
Ce sujet s’intègre dans le projet de recherche ORE EFELE (financé par l’ADEME, https://www6.rennes.inra.fr/umrsas/Outils-et-dispositifs/Dispositifs/EFELE) avec une gratification financée par le GIS APIVALE (https://www.irstea.fr/fr/apivale).

Compétences attendues :
Le (la) candidat(e) sera issu(e) d’une formation en biogéochimie, sciences du sol, chimie analytique, chimie de l’environnement ou géosciences.

Variabilité spatiale des flux de nutriments en lien avec la nature organique des sédiments de vasières.

Niveau du stage : Master 2

Encadrement (postuler avant mi-décembre 2019)

Résumé :
Les sédiments représentent des écosystèmes abritant une riche biodiversité. Les organismes hétérotrophes se développent en consommant l’énergie des liaisons chimiques des matières organiques sédimentaires (MOS). A ce titre, les sédiments sont des réacteurs biogéochimiques qui minéralisent de la MOS et ont ainsi un rôle de réservoirs de P et N transférables dans la colonne d’eau. La dégradation de la MOS produit du CO2, de l’ammonium NH4+ et du phosphate PO43- via l’oxydation des molécules organiques, faisant des sédiments une source de nutriments. En même temps, cette dégradation se faisant en conditions anoxiques, le sédiment est potentiellement un puits d’azote via la réduction des nitrates. La balance entre ces processus détermine les flux provenant du sédiment.

Le rôle des sédiments côtiers dans le piégeage ou le relargage de nutriments dissous est mal connu. Cependant, le fonctionnement de cette zone tampon, à l’interface entre apports de nutriments terrestres et marins, fait l’objet de nombreuses recherches. La minéralisation de la matière organique et le relargage de nutriments du sédiment vers la colonne d’eau sont suspectés avoir un impact sur le développement des algues vertes sur vasière. De plus, cette capacité de relargage pourrait empêcher d’atteindre les seuils de concentration requis pour lutter contre la prolifération d’algues vertes. Afin de mieux comprendre les flux de N et P benthique et leurs rôles dans la prolifération des algues vertes sur des vasières bretonnes, les objectifs de ce stage seront d’étudier la variabilité spatiale, à l’échelle de la Bretagne, des flux de nutriments en lien avec la composition chimique des matières organiques sédimentaires. Les matières organiques sont au coeur de différents enjeux sociétaux (maintien de la biodiversité, pérennité des ressources en eaux, changements climatiques) et à l’interface entre les divers producteurs primaires et les premiers consommateurs des réseaux trophiques. Les matières organiques résultent d’une combinaison de plusieurs milliers de molécules de différentes origines (autochtone, allochtone naturelle et anthropique). La quantité et la qualité des matières organiques (i.e. composition, source, dynamique) vont donc influencer les flux de nutriments dans les écosystèmes de sédiments de vasières.

Le stage proposé comprend des analyses biogéochimiques des sédiments de vasières collectés entre avril et juin 2019 en Bretagne (extraction de la matière organique, séparation en différentes familles chimiques et analyses des différentes fractions par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse). L’interprétation des résultats permettra de relier les empreintes chimiques des sédiments avec les flux de nutriments exportés spatialement.

Intégration dans un projet :
Ce sujet s’intègre dans le projet de recherche IMPRO (financé par l’Agence de l’Eau Loire-Bretagne et la région Bretagne, http://www.creseb.fr/projet-impro/).

Compétences attendues :
Le (la) candidat(e) sera issu(e) d’un master en chimie analytique, chimie de l’environnement ou géosciences.

Caractérisation géologique, diagénétique et géochronologique de brèche (San Llorenzo de Morunys et/ou bassin du Bas-Agly)

Niveau de stage : Master 2

Objectifs : Après une étude géologique et diagénétique de brèches (sédimentaires et tectonique), l’objectif principal de ce stage sera de dater les différents types de brèche, et plus particulièrement les ciments calcitiques et les matrices carbonatées des brèches collectées. Nous proposons d'appliquer cette étude à deux grandes formations bréchiques, à savoir les brèches tectoniques de San Llorenzo de Morunys (Sud-Est des Pyrénées) qui se sont formées sur de larges domaines au détriment des formations affectées par des chevauchements majeurs et les brèches sédimentaires du bassin du Bas-Agly (Nord-Est des Pyrénées). En effet, les processus de formation et l’âge de ces deux types de brèches restent encore largement débattus. Nous espérons pouvoir ainsi dater les phases de déformation ayant été responsable de la formation de ces brèches et/ou celles les ayant affectées.
 
Méthodologie : Synthèse bibliographique : généralités sur brèches et sur les deux sites d’études.
Étude de terrain : levés de coupes sédimentaires détaillés et échantillonnage.
Étude en laboratoire : analyse des macro et microfaciès en microscopie optique, MEB ; caractérisation des ciments diagénétiques en cathodoluminescence, afin de différencier les zones de croissance des ciments et leur chronologie de mise en place ; analyse géochronologique : datation U-Pb des matrices carbonatées par la méthode d’ablation laser ICP-MS.
 
Outils : Le laboratoire d’ablation laser ICP-MS (LA-ICP-MS) de Géosciences Rennes a en effet récemment mis au point la datation in-situ par la méthode U-Pb des phases carbonatées (Coltat et al., accepté à Terra Nova) dont le potentiel n’a été mis en évidence que récemment (voir Li et al., 2014 ; Roberts et Walker, 2016). Ce projet se situera donc à la pointe de la recherche dans ce domaine. Cette technique reste cependant très dépendante de la teneur en uranium de ces carbonates et de la proportion plomb initial/plomb radiogénique qu’elles renferment. En conséquence, nous prévoyons en premier lieu d’établir une cartographie de répartition de l’uranium dans ces ciments afin de ne sélectionner que les échantillons les plus prometteurs pour la datation proprement dite. Cette approche nécessitera donc de nombreuses séances analytiques en amont des datations proprement dites.
 
Compétences : l’étudiant devra présenter des connaissances en géologie générale (sédimentologie, tectonique, métamorphisme …), diagenèse des carbonates (description de lames minces, paragenèse …) et des compétences en géochronologie (en particulier du système U-Pb) ou tout au moins un intérêt pour la géochronologie en général.
 
Implications scientifiques possibles : Les résultats obtenus seront mis en cohérence avec des modèles géologiques de mise en place des différents types de brèches (Thèse T. KERNIF en cours). Leur interprétation permettra de valider, discuter ou de modifier les modèles géologiques en cours d'élaboration sur ces types de brèches.
 
Lieu : OSUR- laboratoire de Géoscience rennes UMR 6118.
 
Financement (projet) : Gratification Géosciences Rennes.
Projet INSU SYSTER pour le terrain déposé pour 2020 et/ou contrat.
 
Encadrants : (Postuler pour fin octobre 2019)

Références :

  • R. Coltat, Y. Branquet, P. Gautier, H. Campos Rodriguez, M. Poujol, et al. Unravelling the root zone of ultramafic-hosted black smokers-like hydrothermalism from an Alpine analog. Accepté à Terra Nova.
  • Li, Q., R.R. Parrish, M.S.A. Horstwood, J.M. McArthur (2014). U–Pb dating of cements in Mesozoic ammonites. Chemical Geology, 376, 76-83.
  • Roberts, N.M.W., Walker, R.J., 2016. U-Pb geochronology of calcite-mineralized faults: absolute timing of rift related fault events on the northeast Atlantic margin Geology, 44, pp. 531-534.

Composition de la matière organique dissoute : Quel lien entre analyse moléculaire et analyse spectroscopique ?

Objectifs : Les matières organiques dissoutes (MOD) sont au coeur d’enjeux sociétaux majeurs tels que le maintien de la biodiversité, les changements climatiques ou encore la pérennité de la ressource en eau. Pour tous ces enjeux sa réactivité est gouvernée par sa composition qui est une combinaison de plusieurs milliers de molécules. Elles peuvent être d’origine végétale ou microbienne, terrestre ou marine, naturelle ou anthropique ; la proportion de ces apports variant d’un écosystème à l’autre et en fonction des conditions climatiques.

De nombreux travaux portent sur l’étude de cette composition en utilisant différents outils analytiques, tels que des méthodes de spectroscopie d’absorption des rayonnements UV ou de fluorescence et des méthodes utilisant la spectrométrie de masse telle que la thermochimiolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (THM-GC-MS) dont l’application aux problématiques de biogéochimie des MOD est développée à Géosciences Rennes. Ces méthodes ont chacune leurs avantages et leurs défauts. La spectroscopie UV est facile à mettre en oeuvre, l’acquisition est rapide et le coût financier faible mais l’information générée ne permet pas d’aller loin dans l’exploration de la diversité moléculaire des MOD. Au contraire la THM-GC-MS génère des informations à l’échelle moléculaire permettant d’améliorer notre compréhension des mécanismes biogéochimiques mais cette méthode à un coût plus élevé et nécessite une formation et un temps de préparation et d’analyse important.

Les résultats générés par ces deux méthodes sont en cohérence et il a été montré que l’augmentation de l’absorbance à 254 nm en spectroscopie UV, caractéristique des groupements aromatiques était liée à l’augmentation de la proportion de molécules aromatiques par THM-GC-MS. Récemment, les travaux menés à l’EHESP ont mis en avant des modifications des spectres d’absorption des MOD des rivières caractérisées par des modifications de la proportion relative des différentes longueurs d’onde d’absorption.

Ces longueurs d’onde étant caractéristiques des motifs moléculaires qui absorbent le rayonnement UV, la question de ce stage est de savoir si ces modifications des spectres d’absorption UV sont liées à des modifications de la composition moléculaire des MOD. Pour y répondre, des échantillons d’eau seront prélevés sur le bassin versant de Kervidy Naizin (ORE AgrHys) à la fois dans la rivière mais aussi dans les sols de manière à couvrir un gradient de concentrations et de compositions. Ces échantillons seront analysés par spectroscopie UV et par THM-GC-MS à l’UMR Géosciences Rennes. De plus le (la) stagiaire participera à l’organisation du congrès national de géochimie organique et y présentera ses travaux.

Compétences attendues: Le (la) candidat(e) sera issu(e) d’un master en chimie analytique, chimie de l’environnement ou géosciences.

Encadrement :

Contact et candidature : Envoyer CV et lettre de motivation au format électronique à Aude-Valérie Jung ET Laurent Jeanneau.

Absorption des nanoplastiques par les plantes : focus sur les processus Rizosphèriques

Niveau : Master 2

Laboratoire d’accueil : Géosciences Rennes - UMR CNRS 6118, Université de Rennes 1 Campus de Beaulieu, CS74205, 35042 Rennes Cedex, France

Encadrement (postuler avant fin janvier 2019) :

Objectifs :
A la suite de rejets accidentels, des pratiques agricoles et industrielles, les déchets plastiques s’accumulent dans l’environnement à un rythme incontrôlable. Très récemment, des études ont démontré l’existence de nanoplastiques produits à partir de microplastiques âgés, en réponse aux mécanismes de dégradations photochimique, chimique et physique qui se produisent en conditions environnementales. De taille nanométrique, les nanoplastiques sont polydispersés avec une structure ouverte et une surface chargée non homogène. Cette taille et cette structure leur confèrent très possiblement une grande réactivité chimique vis-à-vis des composants inorganiques mais aussi des organismes vivants. Si une majorité des études se sont concentrées sur les océans ou les plages, très récemment nous avons montré l’existence de nanoplastiques dans les sols ayant subi des épandages de déchets ménagers. Les nanoplastiques vont notamment s’accumuler dans la rhizosphère, zone siège de nombreux processus d’échanges sol/plante avec, comme résultante, d’importantes modifications physico-chimiques induites.
La question est maintenant de savoir si les processus rhizosphériques impactent le comportement des nanoplastiques accumulés dans les sols, et spécialement la biodisponibilité végétale (absorption et translocation). Pour étudier ces processus, nous utiliserons, un système novateur d’étude des processus rizosphèriques les RHIZOtest. Le principe du RHIZOtest repose sur la technique du tapis racinaire, qui vise à mettre les racines organisées sous la forme d’un tapis racinaire en contact avec du sol sans que les racines puissent pénétrer dans le sol. Cette technique permet une récolte aisée et rapide de la plante entière, du sol et de la solution de sol. Nous testerons dans un premier temps un sol non contaminé dans lequel seront ajoutés des nanoplastiques standards dont la nature et les propriétés sont bien connues. Puis, des nanoplastiques extraits d’un sol contaminé en plastiques seront utilisés pour contaminer le sol afin de valider les résultats obtenus dans des conditions plus proches de la réalité des écosystèmes. Ces extraits seront issus d’un sol contaminé suite à l’épandage durant plus de 5 années de déchets ménagers et dont nous avons montré qu’il contenait des nanoplastiques. Le transfert sol/plante des nanoplastiques et leur translocation dans les différentes parties aériennes de la plante seront qualitativement et quantitativement déterminées à partir d’une méthode innovante de dosage mise en place via une collaboration avec l’IPREM de UPPA.
Des analyses d’imagerie (MEB-EDS et HR-TEM) pourront être réalisées selon les besoins afin de localiser plus précisément les nanoplastiques dans les différents organes de la plante. Un suivi des paramètres physico-chimiques (pH, Eh…) et de la composition élémentaire et moléculaire de la solution de sol sera aussi effectué (analyses ICP-MS, pyGC-MS).
 

Modélisation analogique de la zone hyporhéique

Niveau : Master 2

Date limite de candidature : 01/12/2019

Dates de stage : 6 mois entre Février et Septembre 2020

Encadrants : Joris Heyman (CNRS) & Tanguy Le Borgne (CNAP)

Descrition du stage : Voir lien en téléchargement à droite
 

zone hyporheique - © Joris Heyman