Etude de la variabilité génétique de la tolérance de l'atriplex halimus L. aux métaux plomb, zinc et cadmium, et sélection in vitro de souches phyto-accumulatrices pour la phytoremédiation

Abstract

Population, civilisation et pollution sont en croissance non cessante. La pollution par les métaux lourds est la plus problématique vue son large étendue et ses graves conséquences sur les compartiments sol, eau et atmosphère, et surtout sa bio toxicité affectant l’ensemble des êtres vivant ; faune, flore et humains. Dans une optique de développement durable, la phytoremédiation est devenue une urgence absolue comme technologie verte de dépollution. En outre, pour plus d’efficacité et de durabilité de cette technologie, il y’à toujours besoin de découvrir des plantes hyper accumulatrices, voire, des plantes modèles pouvant être explorées du phénotype au génotypepour déchiffrer les codes de la tolérance et de l’accumulation des métaux. Atriplex halimus est une xérohalophyte qui s’adapte bien aux conditions d’aridité,l’espèce constitue un matériel de choix pour la réhabilitation des terres marginales et dégradées. Cette recherche vise essentiellement l’étude des potentialités de l’A. halimus en phytoremédiation des métaux cadmium, zinc et plomb. Le second objectif est d’expliquer une part de la phyto-tolérance au stress métallique au cours de la germination et de la croissance végétative. La recherche consiste à tester l’impact des métaux sur la germination et la croissance, évaluer les taux et de translocation des métaux et en dernier, d’analyser les stratégies de tolérance notamment la physiologie et l’osmorégulation. Les résultats montrent que les métaux diminuent les taux de germination des graines et ce proportionnellement à leurs concentrations (jusqu’à 19 % à 10 000 ppm), et que la croissance radiculaire est plus sensible aux métaux que la germination. L’effet inhibiteur du Cd sur la croissance est plus précoce comparé à ceux du Zn et du Pb. L’étude des corrélations entre les taux de germination et l’allongement des radicules et des cellules radiculaires a montré que l’inhibition de la germination suite aux traitements métalliques pourrait être due à une restriction de la croissance de l’axe embryonnaire, ainsi, le Cd et le Zn limiteraient la croissance en longueur des cellules parenchymateuses,tandisque le Pb diminuerait l’activité mitotique des cellules des radicules. Les résultats issus de la culture hydroponique montrent que les fortes concentrations induisent une réduction générale de la croissance sans compromettre la vitalité des plants. L’ordre d’accumulation des métaux dans les pousses est comme suit : 11194,82 mg.Kg-1 (Pb-C : plomb avec chélateur), 3984,29 mg.Kg1 (Zn), 3300,99 mg.Kg-1 (Cd), 313,39 mg.Kg-1 (Pb). Les taux moyens de translocation sont de l’ordre de : 81,49% (Pb-C), 51,51% (Zn), 49,42% (Cd) et 2,51%(Pb). A. halimus est avéré hyper accumulateur de cadmium et de plomb après chélation. Les paramètres : hauteur des tiges, poids frais aérien, néoformation des noe uds pourront être utilisés comme marqueurs d’accumulation des trois métaux dans les compartiments aériens souterrains des plants. La culture en pots à 500, 1000 et 1500 ppm de métaux n’altère pas les niveaux d’hydratation des tissus foliaires, ni les teneurs en pigments chlorophylliens, cependant la conductance stomatique et le potentiel osmotique baissent significativement. L’osmorégulation par accumulation de la proline est commune chez l’ensemble des traitements métalliques, le calcium et le potassium se comportent comme osmolytes minéraux dans les traitements plombiques, en présence du zinc, le Ca2+ est accumulé davantage dans les racines, et le cadmium induit une diminution significative de l’assimilation du K+ et une accumulation du Ca2+au niveau des feuilles. Dans ces conditions, l’A. halimus se montre efficace dans la rhizostabilisation du cadmium et du zinc et l’hyperaccumulation du plomb par chélation. Les tiges chez cette espèce fournissent un organe supplémentaire d’accumulation du plomb en enregistrant des taux moyens de 1894,9 mg. Kg-1 MS chez l’écotype MOS et de3295,5 mg. Kg-1 MS chez REL.