Tolérance des plantes aux éléments traces métalliques Hyperaccumulation Préparé par : - OMARI Ahlam - LAHMAME Salma Introduction Le sol c’est un milieu vivant par excellence Déséquilibre de l’écosystème et perturbation de la chaîne alimentaire Plantes hyperaccumulatrices Plan Agenda Style 01 02 Généralités sur les éléments traces métalliques ETM la Phytodisponibilité des ETM 03 Facteurs qui influencent l'absorption des ETM 04 Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 05 Toxicité et tolérance des plantes aux ETM 06 Exemples des plantes hyperaccumulatrices 07 Conclusion Généralités sur les éléments traces métalliques ETM Les éléments traces métalliques Définition Éléments traces métalliques ETM sont des éléments chimiques du tableau périodique dont la masse volumique supérieurs à 5g/cm³. Classification Eléments non essentiels Eléments essentiels =oligo-éléments Cd, Pb, Hg, Sn Fe, Zn, Ni, Cu, Mg, Mn, Cr, B - Pas de fonction biologique connue. -Toxiques à très faibles concentrations. . Indispensables pour le fonctionnement des cellules. Deviennent toxiques dès que leur concentration dépasse un certain seuil. Les éléments traces métalliques Origines Phytodisponibilité des éléments traces métalliques Phytodisponibilté des ETM Origines Définition La phytodisponibilité d’un élément-trace peut être définie comme la quantité d’élément qui peut être transférée (prélevée) dans la plante durant son développement ETM Phase solide du sol Solution du sol Facteurs qui influencent l'absorption des ETM Facteurs de la phytodisponibilité Facteurs liés au sol Facteurs liés à la plante 14 Facteurs climatiques externes Facteurs liés au sol A Le potentiel hydrogène pH B Le potentiel d’oxydo-réduction Eh C Le type de sol D La capacité d’échange cationique Phytodisponibilté des ETM Origines pH de sol Un pH faible augmente généralement la phytodisponibilité des ETM. Un relachage des ETM dans l’eau des pores du sol Facteurs liés au sol Origines Potentiel oxydo-réduction Eh Réductrices ’’Eh faible’’ Par exemple: un sol hydromorphe, gorgé d’eau. Sols Oxydantes ’’Eh élevé’’ Par exemple: un sol bien aéré. - La solubilité des éléments - Leur disponibilité pour les végétaux Facteurs liés au sol Origines Le type de sol Les sols sableux permettent un transfert des éléments traces vers les plantes plus élevé que les sols plus lourds ’’argileux’’. Facteurs liés au sol Origines Capacité d’échange cationique Le total des charges négatives du sol disponibles pour la fixation de cations métalliques ou d’ions H+. Plus la CEC est élevée plus les cations métalliques sont adsorbés ou complexés par les matières organiques, les argiles et les oxydes. Ils sont moins assimilables par les plantes c’est-à-dire leur phytodisponibilité est faible. Facteurs liés à la plante A Age et stade de développement de plante B Espèces végétale Facteurs liés à la plante Age et stade de développement La quantité d’ETM prélevée diminue avec le développement de la plante et leur concentration dans les tissus diminue aussi, c’est ce qu’on appelle l’effet de dilution. Facteurs liés à la plante Espèce végétale les légumes contiennent plus d’éléments-traces que les plantes monocotylédones Facteurs climatiques externes A Lumière B Température C Humidité Facteurs climatiques externes Lumière Le prélèvement d’ETM par les plantes augmente avec l’intensité lumineuse . Température Le prélèvement d’ETM augmente avec la température jusqu’à une température optimale spécifique de chaque espèce . L'augmentation de la température provoque une transpiration excessive donc une augmentation de flux de masse et aussi la croissance des racines. Facteurs climatiques externes Humidité En favorisant l’activité biologique, et donc la production de substances susceptibles de mobiliser les éléments En modifiant le potentiel d’oxydoréduction du sol (en général un excès d’humidité favorise des conditions réductrices) Ou bien en influant sur la profondeur d’enracinement Facteurs climatiques externes Humidité En années sèches, les racines descendent plus profondément dans le profil du sol, et prélèvent moins d’éléments-traces qu’en années humides si les éléments sont d’origine anthropique. A l’inverse, le prélèvement est plus important si les éléments ont une origine naturelle. Transfert des éléments traces du sol vers les plantes Transfert des éléments traces du sol vers les plantes Accumulation 3 2 Translocation Absorption racinaire 1 Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 1- Absorption racinaire : les éléments traces métalliques doivent être transférés à proximité de la racine Transfert des éléments traces du sol vers les plantes Les éléments-traces sont prélèves sous des formes cationique une partie est transportée plus loin à l’intérieur des cellules une partie est transportée plus loin dans l’apoplaste une partie se fixe aux substances des parois cellulaires Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 1- Absorption racinaire : Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 1- Absorption racinaire : la voie apoplasmique (extérieur de la cellule) l’élément est prélevé par la plante mais non absorbé Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 1- Absorption racinaire : la voie symplasmique (interieur de la cellule) une réelle absorption de l’élément par la cellule végétale Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 2- Translocation : Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 3 – accumulation : l’amassage des ETM dans les parties aériennes de la plante. Transfert des éléments traces du sol vers les plantes 3- Accumulation : D’après Brooks, 1983 > 100 mg/ kg pour le cadmium > 1000 mg/kg pour le plomb et le sélénium > 5000 mg/kg pour le cobalt et le cuivre > 10 000 mg/kg pour le zinc Plantes hyperaccumulatrices Toxicité et tolérance des plantes aux ETM Aucune substance n’est pas le un poison, c’est la dose qui fait le poison –PARCELSE- Toxicité et tolérance des plantes aux ETM Infographic Style phytotoxicité Les effets visibles • La nécrose et la diminution significative des rendements de récolte • Une réduction de la croissance des différentes parties de la plante • Les points chlorotiques ou bruns sur les feuilles Les effets moins visibles • L’inhibition racinaire • La réduction de la photosynthèse Toxicité et tolérance des plantes au ETM vers les plantes Stratégies de tolérance des plantes aux éléments traces Stratégie d’évitement par laquelle les plantes se protègent du stress métallique en limitant leur absorption C'est la capacité d'une plante à survivre et se reproduire sur des sols toxiques ou défavorables à la plupart des organismes en raison d’une contamination métallique (Turner 1969). Stratégie de tolérance qui fait référence aux réactions permettant de limiter les effets néfastes des métaux dans l’organisme. Toxicité et tolérance des plantes au ETM vers les plantes Stratégies de réponses des métallophytes aux éléments traces Certaines plantes dites exclueuses prélèvent très peu d'ETM, même quand elles sont exposées à des concentrations élevées dans le sol. D'autres dites accumulatrices présentent des fortes concentrations des ETM même à des très faibles concentrations des ETM dans le sol. Les dernières dites indicatrices ont des concentrations en ETM dans leurs tissus qui reflètent la concentration du métal dans les sols et qui augmentent de façon linéaire avec elle. Exemples des plantes hyperaccumulatrices Exemples des plantes hyperaccumulatrice Arabidopsis halleri hyperaccumulatrice de zinc et de cadmium Sebertia accumiata cette plante est connu pour son latex de couleur bleue. car sa sève peut contenir jusqu'à 25 % de nickel Real Estate Exemples des plantes hyperaccumulatrice Geissois pruinosa hyperaccumulatrice de nickel. Espèce pionnière des sites miniers qui accumule des quantités supérieures à 1% du poids sec des feuilles. Grevillea exul espèce pionnière utilisée en revégétalisation des sites miniers, accumulatrice de manganèse. Real Estate Conclusion Les recherches sur ces espèces sont en cours et les scientifiques ont découvert plus de 400 espèces « hyperaccumulatrices » et nul ne sait combien la terre en compte au total. Ces plantes miracles permettent de décontaminer les sols polluées par les ETM on utilisant les techniques de phytoremédiation - Comment fonctionne le phénomène de la phytoremédiation ? - Pourra-t-on dans les années à venir dépolluer les terrils ou les déchetteries grâce à ces végétaux aux vertus particulières ? Merci pour votre attention
