Etude de la toxicité de trois métaux lourds (Cuivre, Cadmium et Zinc) et d'un fongicide (Diméthomorphe) sur une plante aquatique : perspectives d'utilisation en phytoremédiation

Abstract

Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectifs l’étude de la toxicité des métaux lourds (cadmium, cuivre, zinc) vis à vis des plantes aquatique flottantes, les lentilles d’eau (Lemna minor et Lemna gibba) et les possibilités de d’utilisation des ces plantes pour remédier à cette contamination. Des paramètres d’évaluation de la toxicité ainsi que quelques biomarqueurs ont été utilisés pour déterminer les effets de ces éléments sur ces organismes végétaux. Nous avons montré à travers les résultats de la première partie de ce travail que le cuivre et le cadmium sont les plus toxiques. Des réductions importantes de la croissance et de la teneur en chlorophylle ont été enregistrées à faibles concentrations. Cette toxicité a réduit significativement les capacités de l’absorption de l’azote et du phosphore par la plante. Par ailleurs, l’ensemble des tests réalisés, au cours de la deuxième partie, ont montré que ces trois métaux lourds affectent la croissance, l’indice de stress et la quantité de la proline de la lentille d’eau L. gibba. Après 04 jours de traitement, une concentration de 10-3 à 10-1 mg L-1 de cadmium inhibe la croissance de 25 à 100%, réduit l’indice de stress de 35% et de 89% et induit des augmentations de la quantité de la proline de 44 à 567%. Dans les mêmes conditions, une concentration de 10-4 à 10-1 mg L-1 de cuivre inhibe la croissance de 36 à 75%, réduit l’indice de stress de 19% à 81% et provoque des augmentations de la proline de 67 à 288%. Des concentrations comparables de zinc n’induit aucun effet. Cependant, des concentrations élevées (4, 30 et 50 mg L-1) inhibent la croissance de 50 à 79%. Des concentrations de 0,1 et 30 mg L-1, induisent de faibles réductions de l’indice de stress (3,8 à 22%) et des augmentations de la proline de 144 et 177%. Le suivi de la concentration des métaux lourds dans les milieux de culture montre que la lentille d’eau L. gibba est capable d’accumuler ces polluants. Ainsi, l’élimination du cuivre et du zinc peut être réalisée en 2 phases et est rapide durant les 2 premiers jours d’expérimentation (supérieur à 60%). La rétention du cadmium est linéaire et dépend de la concentration initiale. Des taux d’élimination de 90% ont été enregistrés après 6 et 8 jours de culture en présence de 10-1 et 10-3 mg L-1 de cadmium. La présence simultanée des métaux lourds et d’autres produits tels que les pesticides dans le milieu représente un accroissement du risque écotoxicologique potentiel par rapport à une contamination unique. L’effet de la coexistence, du cuivre et du diméthomorphe, 02 fongicides largement utilisés en viticulture pour le contrôle des maladies fongiques, sur leur toxicité et leur élimination par la lentille d’eau L. minor a été examiné. Le cuivre s’est avéré le plus toxique en réduisant significativement la croissance de la plante (l’inhibition maximale observée est de 90 % en présence de 1000 μg L-1 de cuivre). Le diméthomorphe (pur DMMP ou formulé DMMF) affecte légèrement la croissance (inhibition inférieure à 45% en présence de 1000 μg L-1) après 168 h. Lorsque les deux contaminants sont mélangés, une synergie a été observée après 96 h d’exposition au cuivre et au DMMF. Après 168 h, l’effet s’atténue et l’interaction se transforme en simple additivité. Le mélange cuivre/diméthomorphe pur a induit une additivité d’effet des deux contaminants après 96 et 168 h de traitement, respectivement. L’élimination du cuivre par la lentille d’eau dépend de la concentration en DMMF. Par exemple, en présence de 250 μg L-1 de DMMF, la rétention du cuivre passe de 36 à 41%. L’élimination du diméthomorphe varie entre 10 et 40 % après 96 h. Cette dépuration diminue en présence du cuivre et semble être due à la toxicité du métal.