saule desvanniers

•
SAULE DESVANNIERS
Famifle des Salicaceae
1
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Photo : V. BERT
Saule en bord de lac
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SAULE DES VANNIERS
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Photo: B. ROBINSON
Saules testés pour la phytoextraction du cadium
(Nouvelle-Zélande)
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85
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Biomasse
Adaptation
Accumulation
Fréquence d'utilisation
SAULE DES VANNIERS
.4
Sz4x /»dtz/ir
L.
Famille des Salicaceae
Un peu de biologie
Arbuste ou petit arbre de 3 à 5 m de hauteur, à feuilles caduques* et à fleurs
groupées en chatons* mâles ou femelles portées sur des sujets différents. Les
fleurs se développent généralement avant les feuilles. Fleurs mâles à 2 étamines libres. Fruits (capsules*) sessiles et soyeux. Jeunes pousses effilées,
lisses, flexibles, souvent utilisées comme osier. Feuilles très longues, étroites,
entières, avec de nombreuses veines latérales, blanches et soyeuses en dessous.
-
Rm : La distinction entre les espèces est parfois difficile à cause des nombreux croisements fertiles
possibles entre espèces de saule.
Habitat
Se rencontre sur sols frais ou humides, fréquemment au bord de l'eau, peuplant les berges ou les délaissés
des rivières. Rare en forêt.
Aire de répartition
Espèce d'Europe centrale s'étendant vers l'est, vers les Carpathes et la Bulgarie, et vers l'ouest, vers
l'Irlande. Fréquemment cultivée pour la vannerie.
Intérêts de l'espèce
Salix viminalis est une espèce qui accumule naturellement dans ses tiges et branches de grandes
s
quantités d'éléments nutritifs, tels que P, K, Ca, Mg... en comparaison avec d'autres espèces d'arbres
(Sander, 1998).
t' Salix viminalis accumule dans ses tiges des métaux lourds tels que le Cd. Il pourrait être utilisé pour
dépolluer les sols agricoles contaminés par des dépôts atmosphériques de Cd ou par l'utilisation d'engrais
phosphatés contenant du Cd (Sander, 1998 ; Greger, 1999).
t» Salix viminalis est une espèce à croissance rapide et facilement cultivable.
Domaine d'utilisation possible
Phytoextraction du Cd
Performances de l'espèce
En laboratoire et sur le terrain
O Des génotypes différents de Salix viminalis ont été étudiés pour l'accumulation du Cd dans les racines et
les parties aériennes (Greger, 1999) et comparés avec des hyperaccumulateurs, Thiaspi caerulescens et
Alyssum murale, pour leur efficacité phytoextractrice. Cette étude a été effectuée pendant une saison en
champ dans un sol contenant 8 mg de Cd/kg de sol. Les parties aériennes des 3 espèces ont été récoltées
et analysées pour leur contenu en Cd.
Espèce
Thiaspi caerulescens
Alyssum murale
Salix viminalis
Cd retiré du sol (g/ha/an)
35± 11
43± 15
216±21
86
4
T1
Le saule est souvent récolté après que les feuilles soient tombées. Le Cd çontenu dans les feuillès retourne
alors dans le sol. Le ratio Cd feuille / Cd tige a été étudié dans 70 génotypes différents de saule, échantillonnés in situ, l'objectif étant de trouver des génotypes accumulant fortement le Cd dans les tiges, ettrès
peu dans les feuilles.
la
L'étude a montré une forte variabilité dans la capacité à prélever le Cd du sol parmi les génotypes étudiés.
Le génotype le plus accumulateur a montré une capacité à extraire le Cd du sol 5 fois plus forte que T. caerulescens et A. murale.
Les analyses de sol ont montré qu'après 90 jours, 20% du Cd total et 30% du Cd biodisponible avaient été
extraits du sol par le saule. Le nombre optimal de saules à planter pour obtenir ces valeurs est de 9
saules/m2. L'irrigation pourrait être un outil pour augmenter le prélèvement puisque l'eau libère du Cd
dans le sol. La possibilité d'obtenir des génotypes avec un faible contenu en Cd dans les feuilles et une forte
concentration dans les tiges est en cours d'étude. Cependant, s'il y a trop de Cd dans les feuilles, on peut
imaginer récolter les parties aériennes en entier.
O Les saules ont la propriété d'accumuler dans leurs tiges 'et branches de grandes quantités d'éléments nutritifs, tels que l'azote (N) et le phosphore (P). La Communauté Urbaine De Lille s'est engagée, avec le soutien financier de l'Union Européenne, dans une expérience innovante de traitement des eaux usées, à l'aide d'un "filtre végétal". Des taillis de saules, plantés le long de la station d'épuration de Villeneuve d'Ascq,
sont arrosés par les effluents qu'elle produit, afin de les débarrasser de leurs nitrates et phosphates. Ces
arbres, sélectionnés pour leur croissance rapide (1 à 5 m par an), pourront ensuite alimenter des chaufferies au bois. Ce procédé naturel pourrait remplacer les bassins de dénitratation et de déphosphatation rendus obligatoires par les directives de l'Union Européenne. Le développement d'une filière économique et
environnementale est intéressante car elle permet de traiter les eaux usées, de produire des cultures énergétiques et des énergies renouvelables. Des expériences similaires sont conduites en Belgique, USA,
Australie, Nouvelle-Zélande et Suède.
Avantages et inconvénients
Tolérance au Cd.
-
Capacité bioaccumulatrice forte pour le Cd.
Croissance rapide.
Se bouture très facilement.
Nécessite un terrain bien irrigué.
S
Bibliographie
Références citées:
• Greger M. 1999. Salix as phytoextractor. In proceedings of 5 " International Conference on the
Biogeochemistry of Trace Elements, Vienna, July 1999, pp 872-873.
• Sander ML, Ericsson, T. 1998. Vertical distributions of plant nutrients and heavy metals in Salix
tiiminalis stems and their implications for sampling. Biomass and Bioenergy 1 (14) : 57-66.
À voir aussi:
• Brieger G, WelIs JR, Hunter RD. 1992. Content in fiy ash ecosystem. Water, Air and Soi! Pollution
63: 87-10.
S
S
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•
SEVE BLEUE
Sbt
Pierre ex Bail.
Famille des Sapotaceae
.
.
Photo : B. ROBINSON
La sève apparait bleu-vert à cause de la grande quantité de Nickel
quelle contient.
(Nouvelle-Calédonie)
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LA SÈ"' VE BLEUE
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.
Photo : B. ROBINSON
Saules testés pour la phvtoextraction du cadium
(Nouvelle-Zélande)
.
(1
.
Biomasse
Adaptation
Accumulation
Fréquence d'utilisation
SÉ,VE BLEUE
S4ert/a a Ck;iiÎM
a
~
Pierre ex Bail.
Famifle des Sapotaceae
Un peu de biologie
Arbre à feuilles caduques*, d'une hauteur d'environ 15 M. Pet Ltes fleurs
blanches. Floraison en mars. Les fruits (baies) sont ovales, de couleur brunvert de 5 à 6 cm de longueur, ils contiennent une graine d'environ 2 à 3 cm de
longueur.
Habitat
la
Sur sols serpentiniques *.
Aire de répartition
Espèce endémique* de Nouvelle-Calédonie. Principalement dans la forêt pluvieuse (lu Grand Massif du
sud de l'île, le long de la Rivière bleue.
Intérêts de l'espèce
•
t
La sève bleue, appelée ainsi à cause de la couleur bleue-verte de sa sève, est une espèce tolérante aux
fortes concentrations de Ni.
>
La sève bleue appartient à la communauté des espèces poussant sur serpentine (sol riche en Cr, Co, Fe, Mg
et Ni) qui regroupe un très grand nombre d'espèces hyperaccumulatrices.
La sève bleue est une espèce hyperaccumulatrice de Ni (25,7% dans la sève sèche et 11,2% dans la sève
fraîche) (Jaffré et al., 1976). Les feuilles, l'écorce du tronc, les fruits et le bois contiennent respectivement
1,17; 24,45 ; 0,30 et 0,17% de Ni. Le latex frais contient 11, 2% de Ni, ce qui représente, jusqu'à présent, la
plus forte concentration jamais reportée dans du matériel vivant (Brooks, 1998).
La sève bleue est une espèce à forte biomasse et à forte capacité hyperaccurnulatrice. La sève bleue est
donc une des rares espèces intéressantes pour la phvtoextaction et le phytomining du Ni puisqu'elle combine à la fois forte capacité accumulatrice et forte biomasse (Brooks, 1998).
Domaines d'utilisation possible
Phytoextraction du Ni.
Phytomining du Ni.
Performances de l'espèce
En laboratoire
Chez cette espèce, le nickel est séquestré à environ 37% par l'acide citrique et circule sous forme d'ion libre
à environ 50% (Sagner et al., 1998). Le nitrate pourrait également complexer une partie du Ni (Sagner et
al., 1998). Lié principalement à l'acide citrique, le Ni est stocké sous une forme non toxique dans les
feuilles, avant qu'elles ne tombent. Le Ni serait par contre transporté du système racinaire vers les feuilles
par l'intermédiaire d'acides aminés (Brooks, 1998).
.
Afin de mieux comprendre pourquoi la sève bleue hyperaccumule autant de Ni, des mouches drosophiles
ont été soumises à des régimes avec ou sans Ni (Sagner et al., 1998). Le dépôt des oeufs et le développement des larves ont été suivis. L'addition de latex de Sebertia au régime des mouches a réduit de façon
drastique le nombre de larves qui, en plus, n'étaient plus capables de coconner. Cette expérience donne
une indication quant à la fonction de l'hyperaccumulation, qui pourrait être (le se défendre contre l'attaque
par les herbivores et les insectes.
90
3
2
Avantages et inconvénients
Tolérance au Ni.
Capacité bioaccumulatrice extrêmement forte pour le Ni.
Forte biomasse.
Pas du tout adaptée aux techniques agricoles classiques ; néanmoins, le ramassage sur le sol des
feuilles contenant le Ni est techniquement facilement envisageable.
Croissance lente.
Difficile à cultiver.
s
Bibliographie
• Brooks R. R., 1998. In Plants that hyperaccumulate heavy metals. Wallingford, Oxon, UK; New York:
CAB International.
• Jaffré T, Brooks RR, Lee J, Reeves RD. 1976. Sebertia acuminata a nickel-accumulating plant from New
Caledonia. Science 193 : 579-580.
• Sagner S, Kneer R, Wanner G, Cosson JP, Deus-Neumann B, Zenk MH. 1998. Hyperaccumulation,
complexation and distribution of nickel in Sebertia acuminata. Phytochemistry 3 (47): 339-347.
[1
s
L
91
•
TABOURET DES BOIS
TU(gc
i CeCkltfCtXf J.& C. Presi
subsp. catrk tuctxr et subsp. c»ttre (Lej.) Dvokov
Famille des Brassicaceae (= Cruciferae)
.
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Photo: B. Robinson
Saint Laurent le Minier (milieu pollué)
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TABOURET DES BOIS
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Photo V. BERT
Parc des Ecrins - 2000 m
Tabouret en fruits
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Adaptation
Accumulation
n
M
(1
Biomasse
Fréquence d'utilisation
TABOURET DES BOIS
cilerce)'tf J. & C. presi.
subsps. catrkiUctiU et subsps. c6t6vn/t6(re (Lej.) Dvokov
Famille des Brassicaceae
Un peu de biologie
Crucifères à silicules* (fruits secs et courts) ovales à rondes. Tiges très
feuillées. Pétales blancs à rosés, longs de 5-7 mm. Plante à l'aspect glauque.
Espèce haute de 15-50 cm, bisannuelle. Floraison de mai à juillet. En graines
de juin à juillet.
Habitat
.
O subsp. calaminare : pelouses sur sols pollués par le Zn, Pb et Cd ou leur voisinage.
Généralement abondant dans ces stations.
'Ô' subsp. caerulescens: pelouses, bois clairs, friches, lisières forestières, sans métaux.
Aire de répartition
Espèce européenne. L'aire de répartition des 2 sous-espèces n'est pas connue avec certitude.
Ô' subsp. cakiminare: Belgique, Pays-Bas, Allemagne, UK, France (Vosges et sud).
'Ô' subsp. caerulescens: Luxembourg, France (sud).
Intérêts de l'espèce
• Le tabouret des bois, (sous-espèces calaminare et caerulescens), est une espèce tolérante aux fortes
concentrations de Zn, Pb, Cd (Meerts & Van Isacker, 1997) et Ni.
• Le tabouret des bois, (sous-espèces calaminare et caerulescens), est une espèce hyperaccumulatrice
de Zn (>3% de Zn en poids sec selon Baker & Brooks, 1989), de Cd (> 0,01% en poids sec) et de Ni
(>0,01% en poids sec) (Brooks, 1998).
.
• Le tabouret des bois est l'espèce hyperaccumulatrice la plus étudiée. De nombreuses données physiologiques et quantitatives sur la tolérance et l'hyperaccumulation sont disponibles (voir Brooks, 1998
pour synthèse bibliographique).
Domaines d'utilisation possible
go
Phytoextraction du Zn et du Cd.
Phytomining du Zn et du Cd.
Performances de l'espèce
En laboratoire
La biomasse du Tabouret des bois est en moyenne de 1,7 t/ha. L'utilisation d'engrais permet d'atteindre
une biomasse de 5,1 t/ha.
Brown en 1994 signale même que le Tabouret peut supporter 40 g de zinc dans sa partie aérienne sans
dommage physiologique!
Le tabouret des bois peut en particulier accumuler jusqu'à 30 g de Zn, 8 g de Pb et 1 g de Cd par kg
.
de plante, selon Brooks & Baker (1989).
Si l'on considère la biomasse et la bioaccumulation du tabouret des bois, le taux d'extraction potentiel est
alors de 150 kg de Zn, 40 kg de Pb et 5 kg de Cd par hectare et par an.
94
33 c
En ce qui concerne la phytoextraction du Cd, elle semble envisageable sur des sols faiblement pollués par
le Cd. Dans ce cas, une seule fauche suffirait à retirer 10 mg/kg de Cd du sol.
En ce qui concerne la phytoextraction du Zn, il semble totalement impossible de remédier un sol fortement
contaminé par cet élément en moins de 10 ans.
Cependant, l'ajout d'agent complexant tel que IEDTA*, afin d'augmenter la solubilité des métaux dans le
sol et donc l'absorption par la plante, pourrait rendre l'utilisation de T. caerulescens davantage envisageable en phytoextraction au moins pour le Cd (Robinson et al., 1998).
T. caerulescens provenant de sol calaminaire* (Zn, Pb et Cd) montre une forte tolérance au Zn, Pb et Cd
accompagnée d'une forte hyperaccumulation de Zn et de Cd mais une faible tolérance au Ni accompagnée
d'une faible absorption de Ni. Le comportement inverse est signalé pour T. caerulescens provenant de sol
serpentinique * (Ni).
L'espèce est moins tolérante au Cu qu'elle n'est tolérante au Zn et au Cd. De plus, en présence de fortes
concentrations de Cu, l'accumulation du Zn et du Cd est réduite significativement à cause de la compétition entre métaux pour leur absorption au niveau des racines.
Sur le terrain
Sur le site de l'Espace Biotique (Cf.fiche étude de cas), les performances de cette espèce sur sols agricoles
pollués sont actuellement testées. Premiers résultats pour l'an 2000.
Perspectives
Le Tabouret des bois étant une espèce hyperaccumulatrice à faible biomasse, les efforts de la recherche se
tournent vers l'identification des gènes de l'hyperaccumulation afin de les transférer vers des espèces à
forte biomasse comme la moutarde indienne.
Avantages et inconvénients
Tolérance au Zn, Pb et Cd.
Capacité bioaccumulatrice très forte pour le Zn et le Cd.
Très utilisée en laboratoire comme modèle d'étude de l'hyperaccumulation du Zn et du Cd.
Pas du tout adaptée aux techniques agricoles classiques.
Croissance lente.
Faible biomasse.
Bibliographie
• Références citées:
• Brooks R. R., 1998. In 'Plants that hyperaccumulate heavy metals. Wallingford, Oxon, UK; New York:
CAB International.
• Meerst P, Van Isacker N, 1997. Heavy metal tolerance and accumulation in metallicolous and nonmetallicolous populations of Thiaspi caerulescens from continental Europe. Plant Ecology 133: 221-231.
• Robinson B.H. et al., 1998. The potential of Thiaspi caerulescens for phytoremediation of contaminated
soils. Plant and soil 203 : 47-56
À voir aussi:
Schwartz Ch., 1997. Thèse. Phytoextraction des métaux des sols pollués par la plante hyperaccumulatrice Thlaspi caerulescens
go
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Accumulation
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Adaptation
Biomasse
Fréquence d'utilisation
• AGROSTIS COMMUN
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.
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L.
= A2 .
With.)
Famille des Poaceae
Un peu de biologie
Espèce vivace*, commune, à souche rampante. Panicule toujours étalée, épillet
verdâtre à brun violacé à une fleur fertile. Ligule membraneuse courte et obtuse toujours présente. Feuille atteignant 4 mm de large. De 10 à 80 cm.
Floraison de juin à août.
.
Habitat
Plantes des lieux couverts. Prairies, pelouses, bords de chemins, bois clairs, sur sols relativement pauvres
et préférentiellement acides.
Aire de répartition
Europe, Asie occidentale, Canaries.
Intérêts de l'espèce
> Graminée extrêmement tolérante au Zn, Pb, Cd et Cu.
Accumule essentiellement dans les racines. Peu ou pas de translocation* des métaux vers la partie
aérienne d'où limitation du danger de pénétration des métaux dans la chaîne alimentaire.
Adaptée aux techniques agricoles.
' Espèce commune dans le Nord - Pas-de Calais.
.
Espèce vivace*, il n'est donc pas nécessaire de la semer chaque saison. Ceci réduit le coût de toute implication de cette espèce en phytotechnologie. De plus, cela évite l'érosion du substrat par le vent et Veau et
stabilise durablement le polluant dans les racines.
Domaines d'utilisation possible
Phytostabilisation.
) Revégétalisation.
Performances de l'espèce
En laboratoire
O Bradshaw (1952) est le premier à envisager l'utilisation des plantes tolérantes comme l'Agrostis, se développant sur les gisements miniers pour revégétaliser d'autres dépôts miniers.
O En 1970, Turner mettait en évidence l'importance de la paroi cellulaire des racines dans le mécanisme de
tolérance au Cu et au Zn chez l'Agrostis commun.
O Parmi 24 espèces, Dushenkov et al. (1995) ont cherhé à mettre en évidence l'espèce capable d'absorber la
• plus grande quantité de plomb dans leur système racinaire, à partir de cultures hydroponiques*. Mieux
que la moutarde indienne et le tournesol, l'Agrostis commun accumule 169 mg/g, mais sa faible biomasse
n'en fait pas une espèce candidate pour la rhizofiltration.
94
•
.'.-
1
O Germination, couverture et concentration en Zn et Cd dans la partie aérienne de I'Agrostis commun se
développant sur sol calaminaire.
1
2
3
4
% germination
% couverture
[Zn]
[Cd]
75
63
85
23
100
70
100
50
3 347
1976
1 210
4375
5,3
3,35
1,65
8,2
s
D'après Vangronsveld et al. (1995)
Sur le terrain
Couverture (% de la surface totale) et concentration dans la partie aérienne de l'Agrostis commun après
stabilisation avec de la béringite* et du compost.
% couverture
[Zn]
[Cd]
100
100
100
1 138
105
690
167
2,79
0,31
1,59
0,33
Sans traitement
Béringite
Compost
Béringite + compost
100
D'après Vangronsveld et al. (1995).
Avantages et inconvénients
Tolérance au Zn, Pb, Cd et Cu.
Accumule dans les racines.
Commun et facilement cultivé.
D'ores et déjà testé sur le terrain.
Capacité bioaccumulatrice moyenne.
Bibliographie
r
L
-
• Bradshaw (1952). Population of Agrostis tenuis resistant to lead and zinc poisoning. Nature 169, 1098.
• De Langhe, J-E., L. Delvosalle, J. Duvigneaud, J. Lambinon et C. Vanden Berghen (1978). Nouvelle flore
de la Belgique, du grand-duché de Luxembourg, du nord de la France et des régions voisines. Edition du
patrimoine du jardin botanique national de Belgique.
• Dushenkov, V., Kumar, N.P.B.A., Moffo, H. and Raskin, I. (1995). Rhyzofiltration : the use of plants to
remove heavy metals from aqueous streams. Environmental Science and Technology 29, 1239-1245.
• Turner, R. G. (1970). "The subcelluar Distribution of zinc and copper within the roots of metal-tolerant
clones of Agrostis tenuis." New Phytologist
69: 725-731.
• Vangronsveld, J., J. Sterckx, et al. (1995). "Rehabilitation studies on an old non-ferrous waste dumping
ground: Effects of revegetation and metal immobilization by beringite." Journal ofgeochemical
exploration
52: 221-229.
-
.
.
________
ARABETTE DE THALIUS
(L.) Heynh.
(=
rhir tizt%v
L.= SIJmbr/J€»t.
t
(L.) Gay)
Famille des Brassicaceae (= Cruciferae)
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V
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Photo K. LORIDON
Plante en serre
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Edt_
L'ARABETTE DE THALIUS
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•
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.
Photo V. BERT
Plante en serre
L'espèce la plus étudiée en génétique
look 'j,'.
Adaptation
Accumulation
Biomasse
Fréquenge iïutilisation
• ARABETTE DE THALIUS
(L.) Heynh.
= rhtr thizM L.= S
rh#
(L.) Gay)
Famille des Brassicaceae
'Y
Un peu de biologie
Plante grêle à fleurs blanc-crème, petites (=3 mm de large). Annuelle ou bisanuelle. Tiges velues dans leur partie inférieure, peu feuillées, la plupart des
feuilles étant en rosette radicale. Feuilles entières ou dentées, veiues. Espèce
haute de 5-40 cm. Floraison de mars à mai.
.
Habitat
Habitats ouverts, talus, murs, dunes, friches, terrils.
Aire de répartition
Espèce d'Europe du nord, approximativement jusqu'au 68° nord.
Intérêts de l'espèce
r> L'arabette de Thalius est une plante très facilement transformable* génétiquement. Des plantes
transgéniques d'arabette de Thalius créées après incorporation des gènes de résistance au mercure issus
d'une bactérie, pourraient être utilisées en phytovolatilisation du mercure.
> L'arabette de Thalius est l'espèce végétale la plus étudiée en génétique. De nombreuses données
physiologiques et moléculaires sur les mécanismes potentiels de la tolérance aux métaux et leur chélation
sont disponibles.
Domaine d'utilisation possible
le
() Phytovolatilisation du mercure.
Performances de l'espèce
En laboratoire
Le mercure issu des activités industrielles se trouve sous une forme ionique très toxique, [Hg(II)], qui peut
être convertie par des bactéries anaérobies en méthylmercure (MeHg). Ces bactéries ont élaboré un système biologique de détoxification qui leur permet de coloniser des zones contaminées par le mercure ; elles
convertissent le MeHg et Hg(II) en Hg(0) volatile et beaucoup moins toxique. Le mercure est fortement lié
aux particules du sol, aussi peu disponible pour les plantes ; aucune plante accumulatrice de mercure n'est
connue (Brooks, 1998). Rugh et al. (1996, 1998, 1999) et Heaton et al. (1998) ont transféré les gènes bactériens de résistance au mercure chez l'arabette de Thalius dans une perspective de phytoremédiation (lu
mercure.
go
L'expression des gènes mer dans les plantes transgéniques leur confèrent la résistance aux différentes
formes du mercure. Par exemple, les plantes transformées avec merA se développent très bien en présence de 20 ppm de Hg(II), celles transformées avec mer A et mer B se développent très bien en présence de
4 ppm de MeHg, contrairement aux plantes contrôles non modifiées qui ne se développent pas. Les plantes
transformées avec merA et merB libèrent de très importantes quantités de Hg(0), détectées à l'aide d'un
analyseur de vapeur de mercure. Au contraire, les plantes non transformées ou transformées avec un seul
des gènes mer ne libèrent aucune vapeur de Hg(0).
MeHg (MerB)
Hg(II) (MerA) Hg(0)
lhl
L
1
L'arabette de Thalius a une très faible biomasse, ce qui lui interdit toute utilisation en phytoremédiation.
L'arabette de Thalius et le tabac ont été cultivés sur un terreau commercial extrêmement riche en matière
organique et en engrais. Les plantes transformées avec merA ont montré une augmentation de leur biomasse aérienne de 1,5 à 4 fois quand elles étaient cultivées sur des sols contenant respectivement 100 et
500 ppm de Hg(II).
S
Cette étude a montré que le transfert des gènes de résistance de bactéries à des plantes leur permettait de
se développer sur des sols contenant des quantités toxiques de mercure et, également, leur permettait de
convertir le mercure du milieu en un mercure volatile et non toxique Hg(0).
Perspectives
Dans le futur, on peut imaginer, manipuler les mécanismes de détoxification et de mobilisation du mercure dans les parties aériennes des plantes afin de transformer Hg(0) en Hg(II), ce qui permettrait la séquestration du mercure dans les parties aériennes des plantes, d'où une possible méthode de phytoremédiation
du mercure (Rugh et al., 1999).
Avantages et inconvénients
Tolérance au mercure Hg(II) et MeHg.
Capacité très forte à produire du mercure volatile et non toxique.
S
&2 Croissance rapide (cycle de vie en 2 mois).
Facilement transformable* génétiquement et cultivable.
Très faible biomasse.
Bibliographie
• Brooks R. R., 1998. In Plants that hyperaccumulate heavy metals. Wallingford, Oxon, UK; New York:
CAB International.
•, Heaton A, Rugh C, Wang N, Meagher R. 1998. Journal of Soi! Contamination 7: 497-509.
• Rugh C, Wilde H, Stack N., Thompson D, Summers A, Meagher R. 1996. Mercuric ion reductase and
resistance in transgenic Arabidopsis thaliana plants expressing a modified bacterial merA gene.
Proceedings ofthe NationalAcademy of Sciences ofthe United States 93: 3182-3187.
.
• Rugh C, Senecoif R, Meagher R, Merkle S. 1998. Nature Biotechnology 16: 925-928.
• Rugh C, Wang JNJ, bizily SP, Heaton ACP, Dhankher OP, Meagher RB. 1999. Ecotoxic mercury
reduction by transgenic plants. Proceedings of the 5th International Conference on the Biogeochemistry
of Trace Elements volI: 3 2-33.
.
103
•
FÉ TUQUE ROUGE
FUMCi( rihr,
L.
Famille des Poaceae (=Gramineae)
.
j
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I
Photo: d'après le livre 'GRAMINÉES Nuisibles en Agriculture"
j
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t
Accumulation
•
Fréquence d'utilisation
Biomasse
Adaptation
FÊTUQUE ROUGE
j
tiic rJihrz L.
Famille des Poaceae
Un peu de biologie
.
Commune, très variable. En touffes lâches ou brièvement traçantes. Atteint 80
cm, mais est généralement plus petite. Gaines foliaires d'abord complètement
fermées, se fendant rapidement.
Feuilles des tiges stériles filiformes, celles des tiges fertiles planes, vertes,
glauques ou bleuâtres. Panicule lâche ou dense, épillets de 7 à 10 mm, verts
glauques ou teintés de violet. Floraison de mai à juin.
Habitat
Pelouses, prairies, ubiquiste*.
Aire de répartition
Espèce présente partout en Europe et en Asie. Présente aussi en Afrique du Nord, en Amérique du Nord
et dans une grande partie de l'Amérique du Sud.
Intérêts de l'espèce
> Graminée extrêmement tolérante au Se et au B.
t> Espèce à forte biomasse.
t> Adaptée aux techniques agricoles.
.
t> Espèce commune dans le Nord - Pas-de Calais.
t> Espèce vivace*, il n'est donc pas nécessaire de la semer chaque saison. Ceci réduit le coût de toute implication de cette espèce en phytotechnologie. De plus, cela évite l'érosion du substrat par le vent et l'eau et
stabilise durablement le polluant dans les racines.
Domaines d'utilisation possible
Phytovolatilisation du Se et du B.
Phytoextraction du Se et du B.
Performances de l'espèce
En laboratoire:
O Dans un sol enrichi par 3,5 mg/kg de Se, sous forme de sélénate, 9% du Se sont accumulés par la fétuque,
33% sont volatilisés et 58% restent dans le sol.
.
• Dans un sol naturel contenant 1,17 mg/kg de sélénium total, la fétuque accumule autant de sélénium que
la moutarde blanche et la moutarde indienne, pourtant considérées comme des espèces de référence pour
la phytovolatilisation du sélénium.
• Le fait de couper les racines augmente la phytovolatilisation du sélénium.
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Sur le terrain
O Une expérience sur site, menée en Californie en 1990-91, montre que la fétuque est capable de réduire la
concentration moyenne en sélénium d'un sol d'environ 40% en 2 ans.
O La fétuque est capable de réduire la concentration totale de bore dans le sol de 7% et la fraction de bore
assimilable par les plantes de 45% la première année et de 25% l'année suivante.
Avantages et inconvénients
Tolère et accumule autant de sélénium et de bore que la moutarde indienne.
Commune et facilement cultivée.
D'ores et déjà testée sur le terrain.
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Bibliographie__ — ____________________________
• Banuelos, G.S. and Meek, D.W. (1990) Accumulation of selenium in plants grown on selenium-treated
soil. Journal ofEnvironmental Quality
19, 772-777.
• De Langhe, J-E., L. Delvosalle, J. Duvigneaud, J. Lambinon et C. Vanden Berghen (1978). Nouvelle flore
de la Belgique, du grand-duché de Luxembourg, du nord de la France et des régions voisines. Edition du
patrimoine du jardin botanique national de Belgique.
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Famille des Solanaceae
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Installation dune biostation utilisant le tabac
comme bioindicateur de pollution d'ozone.
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Fréquence d'utilisation
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Famille des Solanaceae
Un peu de biologie
De la même famille que la pomme de terre, grande plante herbacée de 80 à
200 cm. Les fleurs sont de couleurs diverses mais le rose domine. De forme
tubulaire, elles constituent des panidules* au sommet des plantes. Les fruits du
tabac sont des capsules* qui s'ouvrent sur la longueur laissant échapper de
nombreuses graines. Floraison entre juillet et septembre.
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Habitat
Inconnue à l'état spontané. Cultivée pour ses feuilles longues et larges contenant un alcaloïde toxique:
la nicotine.
Aire de répartition
Originaire d'Amérique du Sud.
Intérêts de l'espèce
Espèce cultivée sur laquelle la sélection variétale et les améliorations agronomiques sont maîtrisées.
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Culture non-alimentaire. Sur sols agricoles contaminés, l'orientation vers des espèces non-alimentaires
permet, en supprimant tout risque de pénétration des métaux dans la chaîne alimentaire, de maintenir un
revenu à l'exploitant.
Le tabac est tolérant au Cd.
.
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Espèce très travaillée en laboratoire où de nombreuses études cherchent à modifier cette espèce afin
de la rendre très tolérante au Me et surtout la possibilité de transformer le mercure Hg[II] en mercure
Hg(0) volatile.
Attention : espèce très sensible au nickel.
Domaines d'utilisation possible
Phytovolatilisation du mercure sur sol et sédiment.
Revégétalisation de sites contaminés par le mercure.
Candidate potentielle à la phytoextraction du Cd sur site agricole.
Performances de l'espèce
En laboratoire
O Le tabac est une espèce qui accumule 600 ig de cadmium par plantule de poids moyen 12 g (Sappin-Didier
et al. 1990).
.
• Les plants de tabac modifiés avec un gène bactérien (mer A) sont capables de transformer le mercure inorganique absorbé par les racines en mercure moins toxique et volatilisé par la plante : c'est la technique de
phytovolatilisation.
Les premiers tests de la capacité phytoremédiatrice du tabac mer A ont été réalisés par Heaton (1998).
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Les principaux résultats sont:
- les plants de tabac mer A. survivent sur des sols très concentrés en mercure sur lesquels les tabacs
cultivés meurent.
- le mercure dans le sol réduit la biomasse du tabac cultivé, tandis qu'il n'a aucune influence sur la
biomasse des plantes mer A.
Rem : la biomasse des plantes merA est supérieure à celle du tabac cultivé, même sur sol sain.
- il y a moins de mercure dans la partie aérienne des plantes merA que dans les plantes cultivées,
preuve que le mercure est bien volatilisé par les plantes merA.
• D'autre plants de tabac sont à l'étude afin de réduire la pollution au mercure (sous forme de methylmercure) dans le milieu aquatique et dans les sédiments.
Sur le terrain:
À l'heure actuelle, aucun résultat sur les performance de l'espèce en conditions naturelles n'a été émis.
Avantages et inconvénients
Espèce à forte biomasse.
Espèce cultivée.
çL Adaptée aux techniques agricoles classiques.
Culture non—alimentaire.
Tolérance au Cd.
Espèce fortement étudiée en laboratoire.
Capacité bioaccumulatrice difficile à évaluer.
Application et utilisation possibles sur le terrain à moyen ou à long terme.
Les études concernant la phytovolatilisation du mercure grâce à cette espèce passent par des modifications génétiques.
Bibliographie
• De Langhe, J-E., L. Delvosalle, J. Duvigneaud, J. Lambinion et C. Vanden Berghen (1978). Nouvelle flore
de la Belgique, du grand-duché de Luxembourg, du nord de la France et des régions voisines. Edition du
patrimoine du jardin botanique national de Belgique.
• Heaton, A.C.P., L.R. Clayton, et al. (1998). Phytoremediation of mercury- and methylmercury-polluted
soils using genetically engineered plants. Journal of Soi! Contamination 7 (4), 497-509
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