DeepThought : évaluer la transformation des nitrates dans les aquifères à l'aide d'outils microbiologiques, moléculaires et isotopiques

Les nitrates constituent un polluant majeur menaçant la qualité des eaux souterraines à l'échelle mondiale. Cependant, leur impact peut être atténué par la dénitrification in situ. Coordonné par le BRGM et financé dans le cadre de l’appel à projets Water4All de 2023, le projet DeepThought, démarré en avril 2025, porte sur l’évaluation de la transformation des nitrates dans les aquifères pour une gestion améliorée des services écosystémiques clés des eaux souterraines.

24 septembre 2026

Le projet DeepThought porte sur l’évaluation de la transformation des nitrates dans les aquifères à l'aide d'outils microbiologiques, moléculaires et isotopiques pour une gestion améliorée des services écosystémiques clés des eaux souterraines.

Coordonné par le BRGM et financé dans le cadre de l’appel à projets Water4All de 2023 sur les services écosystémiques aquatiques, ce projet a démarré en avril 2025 pour une durée de 3 ans. L’objectif principal est de comprendre les mécanismes qui optimisent la dénitrification dans les aquifères et d’évaluer les impacts des activités anthropiques et du changement climatique sur ce service rendu par les communautés microbiennes présentes dans les eaux.

Enjeux du projet

Les aquifères constituent la principale source d'eau potable pour les populations humaines à l'échelle mondiale. Cet usage des eaux souterraines repose sur les services écosystémiques fournis par les aquifères. Parmi ceux-ci, l'épuration naturelle de l'eau est un service écosystémique fondamental, qui atténue notamment l'augmentation des polluants émis par les activités anthropiques dans les eaux souterraines. Jusqu'à présent, ce service est mal pris en compte dans la gestion des aquifères et les politiques de régulation, comme l'illustre le cas des nitrates. Ces derniers constituent un polluant majeur menaçant la qualité des eaux souterraines à l'échelle mondiale. Cependant, leur impact peut être atténué par la dénitrification in situ.

Bien que la dénitrification en conditions (micro)aérobies ait été décrite, le processus se produit principalement dans les environnements anoxiques des sols et des aquifères. La communauté dénitrifiante des eaux souterraines, qui assure l'élimination des nitrates, participe ainsi activement à l'épuration de l'eau et constitue un processus pertinent de Solution fondée sur la Nature (SfN). Les recherches dans ce domaine ont mis en évidence des questions centraux, auxquelles les travaux de DeepThought contribueront à répondre et qui améliorent nos connaissances pour détecter, protéger, améliorer et ainsi gérer la dénitrification in situ afin d'améliorer la santé des écosystèmes souterrains, ce qui contribue à la fourniture des services écosystémiques des eaux souterraines.

Concepts du projet DeepThought.

Objectifs à atteindre

DeepThought vise à comprendre les mécanismes à l'origine de la dénitrification dans les eaux souterraines et à évaluer les impacts des pressions (anthropiques et liées au changement climatique) sur les taux de dénitrification. Cela permettra de fournir un ensemble d'outils holistiques pour une meilleure gestion des aquifères. L'objectif commun sera atteint grâce à l'utilisation d'approches microbiologiques, hydrogéologiques, géochimiques et isotopiques, couplées à des expériences en laboratoire, à un échantillonnage in situ sur trois sites d'étude représentant des contextes différents, et à des interactions avec les principales parties prenantes lors d'ateliers dans chaque pays.

Plus précisément, les cinq objectifs spécifiques de DeepThought sont les suivants :

Identifier les communautés microbiennes qui assurent la dénitrification et quantifier les potentiels et activités in situ ;
Relier les processus de dénitrification aux conditions et variations hydrogéologiques et biogéochimiques ;
Examiner et comparer la diversité des bactéries dénitrifiantes et leurs activités aux interfaces oxiques-anoxiques ;
Identifier les pressions (anthropiques et liées au changement climatique) et leurs impacts sur la dénitrification grâce à l'accès à quatre sites d'essai correspondant à différents usages des sols et pressions ;
Fournir et intégrer de nouveaux indicateurs combinant des mesures biogéochimiques et isotopiques afin d'améliorer la gestion des aquifères vis-à-vis de la contamination par les nitrates.

Contextes des sites d’étude dans le cadre du projet DeepThought.

Programme d'étude

Le projet se compose de 4 tâches. Une première tâche consacrée à la coordination, la gestion du projet et la communication, deux tâches consacrées aux travaux techniques, une portant sur les outils microbiologiques et isotopiques déployés dans le projet et une portant sur les évaluations in situ et en laboratoire des impacts des pressions sur la dénitrification. Enfin une dernière tâche est dédiée aux interactions avec les parties prenantes et les perspectives d’intégration des outils étudiés dans les politiques de suivi des eaux.

L’ensemble des travaux s’appuie sur trois sites d’étude, un dans chaque pays partenaire avec des problématiques différentes.

Rôle du BRGM

Le BRGM est coordinateur du projet et responsable de la tâche portant sur l’intégration des protocoles dans le suivi de l’état des eaux souterraines. L’équipe QES (Qualité des Eaux Souterraines) et AS (Aquifères superficiels) de la direction de l’eau ainsi que les microbiologistes de l’équipe P2M et le plateau de microbiologie sont impliqués dans le projet. Le site d’étude ciblé en France est l’aquifère de la Beauce au sud et à l’est de Pithiviers, aux interfaces entre différents formations géologiques du sous-sol (nappe captive ou non) et entre la forêt d’orléans et des zones d’agriculture intensive. Les équipes y étudient la diversité et l’activité microbienne en lien avec le cycle de l’azote au cours du temps et dans différents contextes. Dans le cadre de ce projet une thèse a débuté en octobre 2025 et un contrat postdoctoral de 2 ans a démarré en avril 2026.