Description

Caractérisation de la colonisation microbienne extérieure d’un monument historique en lien avec sa dégradation

 

Nature du projet : Master de Recherche

 

Description

Les altérations extérieures des monuments historiques sont liées à des phénomènes physicochimiques et biologiques. Ainsi, le recouvrement par des algues et des lichens peut conduire à des changements de couleur de la surface de l’édifice. La formation et l’accumulation de sels dans les pierres peuvent conduire à une désagrégation du matériau. Certaines bactéries comme les thiobacilles, peuvent tirer partie de l’accumulation de sels de sulfates pour coloniser l’édifice. Le taux d’humidité de la pierre et l’existence de zones de ruissellement ont un impact direct sur l’accumulation des sels, le développement microbien et la dégradation du matériau pierreux.

La caractérisation de la colonisation microbienne extérieure visible d’un monument historique sera réalisée en recherchant le lien entre colonisation et détérioration du matériau pierreux. L’étude se focalisera particulièrement sur le recouvrement visible par des algues, des lichens et des bactéries hétérotrophes. Le sujet comporte un volet d’étude sur site correspondant au diagnostic de colonisation et de détérioration extérieurs d’un monument historique (cartographie) et un volet d’étude expérimentale de la colonisation de matériaux pierreux en laboratoire par des thiobacilles.

L’étude sur site, consistera en la mise en parallèle de données obtenues sur des zones visiblement altérées avec celles obtenues sur des zones dépourvues de zones d’altération visibles. Plusieurs paramètres seront mesurés : couleur, humidité relative, susceptibilité magnétique, porosité/absorption d’eau, imagerie infrarouge. Toutes ces données seront corrélées avec l’analyse des prélèvements biologiques réalisés sur place. L’objectif est d’identifier des conditions dans lesquelles la colonisation biologique est favorisée ou bien des modifications que cette colonisation impose à la pierre du substratum. Ces études seront complétées par l’étude microscopique de la couche superficielle d’origine biologique et du substratum minéral après prélèvement. L’analyse de la colonisation microbienne sera réalisée par observation morphologique macroscopique, et par microscopie électronique à balayage. La diversité et l’abondance microbienne seront analysées respectivement par Polymerase Chain Reaction and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE) et Polymerase Chain Reaction (PCR) quantitative. Les bactéries hétérotrophes, les lichens et les algues seront ainsi recherchés, identifiés et quantifiés.

Au cours des expérimentations en laboratoire, un modèle de colonisation de matériaux pierreux par des thiobacilles sera développé. Il comprendra un matériau pierreux analogue aux pierres de construction de l’édifice étudié, une souche de thiobacille et un flux de transfert de solutions dans la pierre (à l’intérieur ou en surface). L’impact des variations des conditions environnementales (température) et de composition de la solution (eau +/- nutriments, sulfates, etc.) sur la colonisation bactérienne sera analysée.

 

Intérêts sociétaux et valorisation

L’étude permettra de développer de nouveaux outils de diagnostic moléculaire de la colonisation et/ou de l’altération du matériau pierreux d’un édifice historique. Les résultats attendus permettront d’étendre la connaissance des processus de biocolonisation des monuments et des liens entre biocolonisation et détérioration des matériaux pierreux.

 

Mots-clés

altération, biochimie, caractérisation, mémoire, monument

Détails d'organisation

Structures de rattachement administratif : Laboratoires de l’Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire Cellules (ERRMECe) et Géoscience Et Environnement (GEC, Université de Cergy-Pontoise)

Directeur du projet : DI MARTINO Patrick, laboratoire de l’Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire Cellules (ERRMECe)

Autres encadrants : Beatriz Menendez, laboratoire Géoscience Et Environnement  (GEC), Damien Seyer, laboratoire l’Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire Cellules (ERRMECe) et Agnès Mihajlovski, laboratoire l’Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire Cellules (ERRMECe)

Autres partenaire : Geneviève Orial, laboratoire de Recherche des Monuments Historiques (LRMH)

Durée : 10 mois

Date de démarrage : octobre 2011