Domaines d’activité, objectifs (scientifiques et techniques) et missions

La Plateforme Technique d’Ecologie Fonctionnelle (PTEF OC 081) est un outil collectif INRA soutenu par le département EFPA, dédié à l’analyse des marqueurs environnementaux des écosystèmes terrestres et aquatiques soumis aux facteurs du milieu et aux changements climatiques et globaux. La PTEF combine plusieurs équipements stratégiques et anime un collectif d’agents à travers 3 types d’outils (Isotopie, Microscopie et Microanalyses, Chimie Minérale). Elle fait partie de l’UMR 1137 EEF et l’UR 1138 BEF. L’ensemble des agents et équipements sont regroupés sur le site de Champenoux du Centre INRA de Nancy-Lorraine. La PTEF a pour missions principales :

     (i) d’apporter un soutien analytique performant et ouvert aux programmes scientifiques et aux expertises des unités de recherche en écologie, écophysiologie, biogéochimie et fonctionnement des écosystèmes forestiers, aquatiques et prairiaux ;

     (ii) de conduire des développements méthodologiques et d’assurer une veille technologique des outils analytiques et méthodes nécessaires à la conduite de ces programmes ;

     (iii) de contribuer à la structuration et au rayonnement des outils collectifs à travers une implication dans les réseaux (régionaux et européens), les actions de formations associées, le développement de l’attractivité et de l’ouverture, le maintien durable des savoir-faire (démarche qualité et transfert aux autres infrastructures régionales et nationales).

L’activité Isotopie mobilise 4 systèmes de spectrométrie de masse isotopique dont un couplage chromatographique mixte IC/GC-IRMS permettant l’accès à l’échelle isotopique moléculaire (δ¹³C des sucres, sucres aminés). Un Pyrolyseur Très Haute Température a également été acquis et couplé au Pyr-IRMS déjà présent sur la PTEF pour permettre l’analyse des δ¹⁸O et δD dans les matrices minérales interférentes (ex : NO₃). Enfin un couplage EA/GA-IRMS (analyses solides et gaz des δ¹³C et δ¹⁵N) a été installé fin 2012 et prend progressivement le relais de l’équipement le plus ancien et le plus sollicité de la PTEF (130 000 échantillons analysés depuis 1997). Un analyseur élémentaire et une chromatographie ionique complètent le dispositif afin de répondre à la demande en analyses élémentaires et organiques (C/N, sucre, acides aminés et organiques...), nécessitant des développements spécifiques (microéchantillons, matrices complexes, haut débit).

L’activité Microscopie s’est dotée il y a 4 ans d’un spectromètre à dispersion de longueur d'onde (WDS) couplé au MEB et d’un système de microanalyse (EDS-SDD) afin de développer l'analyse à haute résolution de la composition minérale des échantillons végétaux (ex : N dans les cernes de bois). Cette configuration complète permet le développement au sein la plateforme de projets analytiques particuliers et souvent innovants dans nos domaines biologiques et forestiers. L’arrivée début 2015 d’un générateur de rayons X directement greffé sur la chambre du MEB et permettant des analyses chimiques par fluorescence à l’échelle du grandissement du microscope, va accroitre significativement les capacités analytiques de cette configuration unique.
Depuis le début de l’année 2015, la PTEF accueille également au sein de l’activité Microscopie un nouvel équipement à très haute résolution (MEB FEG à pression contrôlée). Sur cet appareil sont installés les dernières générations de détecteurs (détecteur Inlens, détecteur STEM), de spectromètre (EDS-SDD 80mm2) et de platines froides (effet Peltier et cryo) qui vont considérablement dynamiser les possibilités d’imagerie à fort grandissement et haute résolution de nos échantillons biologiques avec l’apport particulier du détecteur STEM (imagerie des structures cellulaires à l’identique de celles acquises à partir d’un microscope électronique en transmission).

Enfin, l’activité Analyse Chimique Minérale est dotée d’une ICP-MS qui en plus de permettre l’analyse de composés ultratraces (Ge, Ga, Cr, Cd…) est maintenant opérationnelle pour la mesure de rapports isotopiques d’éléments minéraux enrichis (⁴⁴Ca/⁴²Ca, ²⁶Mg/²⁴Mg). En 2012 une ICP-OES dédiée aux analyses minérales en solution des éléments majeurs et traces (Ca, Mg, Si, Al...) a également été acquise. 

Spécificité et complémentarité par rapport aux dispositifs existants

La Plateforme Technique d’Ecologie Fonctionnelle est implantée en Région Lorraine et soutient les programmes de recherches dans les axes scientifiques de l’INRA et de ses partenaires :

• régionaux, à travers (i) le thème Ecosystèmes forestiers et faiblement antrophisés de la SFR 110 EFABA (Ecosystèmes Forestiers, Agroressources, Bioprocédés et Alimentation : UL, INRA, AgroParisTech, Anses, CNRS) et le développement du réseau des plateaux techniques associé, (ii) le rôle transversal dans le Labex ARBRE  (Advanced Research on the Biology of Tree and Forest Ecosystems) démarré en 2012 à travers les opérations de recherche portant sur l’Ecologie microbienne à la (méta)génomique du sol et sur la Capacité de résilience et d’adaptation des écosystèmes forestiers face aux changements globaux, (iii) l’axe « Fonctionnement des écosystèmes forestiers : Ressources et Produits » du pôle de compétence FABELOR, (iv) le Projet Région lorraine FORBOIS (Fonctionnement des écosystèmes forestiers : Ressources & Produits) aux titre de l’axe 1 Biologie intégrative et éco-génomique et de l’axe 2 Ecologie et fonctionnement des écosystèmes forestiers ;

• nationaux, à travers (i) l’insertion dans les champs thématiques du Département EFPA (Ecologie des Forêts, Prairies et Milieux Aquatique) de l’INRA : CT1 : Fonctionnement des écosystèmes et des cycles biogéochimiques, CT2 : Interactions entre les espèces au sein des écosystèmes, (ii) le soutien analytique aux unités de recherche du département EFPA (EEF, BEF, IAM, BIOGEO, ECOFOG, URFM …), (iii) le soutien analytique pour les sites ateliers du SOERE F-ORE-T (labellisé par Allenvi en 2010) ;

• européens, (i) avec une participation aux projets scientifiques européens tels FundivEurope, CarboExtreme, Noveltree, (ii) avec l’implication dans les formations proposées par le COST SIBAE (Stable Isotopes in Biospheric-Atmospheric-Earth System Research) et le Réseau NFZ (Nancy-Freiburg-Zurich) et (iii) le Réseau d’Infrastructures européennes T4F (Trees for Future) débuté en 2012 au titre de l’accès international aux infrastructures et du projet « Enhancement and/or development of medium/high throughput phenotyping of traits ». La PTEF joue également un rôle structurant dans le suivi analytique à long-terme des sites ateliers situés dans et hors métropole du SOERE F-ORE-T depuis plusieurs années (France métropolitaine, Guyane, Brésil, Congo, Costa Rica).

La spécificité de la PTEF est de développer et de déployer des outils originaux et complémentaires dédiés à l’analyse chimique (minérale et organique) fine de matrices complexes issues de l’environnement naturel. Cette technicité et l’expertise associée couvrent la microanalyse in situ (le couplage d'un MEB à pression contrôlée avec des systèmes analytiques EDS-WDS-et techniques cryogéniques est unique en France dans le domaine biologique), la chimie isotopique en abondance naturelle ou en marquage et la chimie des traces et ultratraces. De plus, l’originalité de la plateforme est de combiner ces outils complémentaires dans des projets relevant des axes de recherches précédents (ex : relation entre efficience d’utilisation de l’eau, densité stomatique et δ¹³C des feuilles, dynamique des nutriments par marquage combiné des isotopes de l’eau et des minéraux ⁴⁴Ca et ²⁶Mg).
Notre plateforme complète les autres outils collectifs d’EFPA, dédiés aux propriétés physiques du bois (Xylosciences et Génobois) et à la génomique (PTEcogF). A l’échelle de la Lorraine, notre maîtrise des isotopes légers dans l’environnement terrestre complète le savoir-faire du laboratoire CNRS CRPG (Centre de Recherche en Pétrographie et Géologie) en cosmochimie isotopique des éléments lourds et de la plateforme PASM (Plateforme d’Analyse Structurale et Métabolomique), donnant à notre région un dispositif cohérent et unique.

Lors des 4 dernières années, la plateforme a travaillé avec de nombreux partenaires (INRA, IRD, CNRS, CIRAD, universités et instituts français et européens). Ceci conforte l’originalité et l’attractivité du dispositif que nous avons mis en place et qui continue à évoluer grâce au développement de nouveaux outils, au déménagement récent de la plateforme, à la démarche qualité en place, à l’investissement des agents et au soutien de nos tutelles.

Nous remercions nos partenaires pour leurs soutiens financiers et leur confiance renouvelée :