Étude transcriptomique et physiologique des effets de l’arsenic sur plusieurs espèces végétales utilisées en phytoremédiation

L’arsenic est un élément toxique à faible dose. La présence de ce métalloïde sur un grand nombre de sites résulte souvent de l’activité anthropique. Lorsque les concentrations dépassent les niveaux seuils prescrits par le gouvernement, il est nécessaire de procéder à la décontamination d’un terrain avant de l’utiliser. Plusieurs techniques de remédiation sont alors envisageables. Les techniques traditionnelles, impliquant généralement l’excavation et le traitement de la terre polluée à l’aide de procédures chimiques ou physiques, ont l’avantage de la rapidité, mais elles comportent un coût élevé ainsi que des impacts délétères sur les écosystèmes d’un site. Au contraire, le recours aux habilités naturelles de certaines plantes à accumuler des polluants est une approche moins dispendieuse, durable et consciencieuse de l’environnement. Toutefois, cette alternative nécessite encore des travaux d’optimisation pour rivaliser avec l’efficacité des méthodes dites traditionnelles. L’objectif de cette thèse est d’apporter des outils pour mieux comprendre comment certaines espèces végétales réagissent à la présence d’arsenic dans leur substrat aux niveaux physiologique et moléculaire. Dans cette optique, les travaux de recherche réalisés se sont basés sur une approche pluridisciplinaire incluant une investigation de terrain et des analyses de laboratoire en milieu contrôlé, qui ont permis de générer une liste des gènes dont l’expression est modifiée par la présence du polluant métallique qu’est l’arsenic. Une première a expérience été conduite sur une ancienne cour d’entreposage de poteaux traités à l’ACC et au PCP, de manière à comparer les réponses physiologiques de plusieurs plantes candidates (Salix purpurea, Medicago sativa, Festuca arundinacea et Brassica juncea). Les analyses réalisées sur la terre du site ont révélé la présence d’une contamination multiple aux polluants organiques et métalliques, dont l’arsenic. En parallèle, l’effet d’un apport en fertilisant complet à forte teneur en azote a été testé. Bien que les espèces sélectionnées se soient toutes développées dans les deux conditions étudiées, les résultats montrent un faible impact de l’azote sur leur établissement. Alors que l’arsenic n’a pas été détecté dans les parties aériennes des plantes testées, les analyses de substrats réalisées après quatre ans d’établissement végétal ont révélé une diminution des concentrations de cet élément. Ces résultats suggèrent plutôt une accumulation au niveau racinaire. Un point de précaution sanitaire soulevé par cette étude est la présence de dioxines et de furanes dans les tissus aériens des plantes provenant du site. Une seconde expérience, réalisée en milieu hydroponique contrôlé, visait à explorer la réponse moléculaire de Salix pupurea confronté à différents niveaux d’arsenic. Les comparaisons des transcriptomes de plantes provenant de substrat sain avec ceux de plantes exposées à 5mg.kg-1 d’arsenic ont généré une liste des gènes exprimés spécifiquement en réponse à l’arsenic. En plus d’offrir une meilleure compréhension des voies de transport de l’arsenic au sein de la plante, ces résultats suggèrent l’induction d’une production de tannins qui permettrait de diminuer la toxicité du métalloïde toxique. Cette thèse de doctorat a apporté de nouvelles données qui permettent de mieux appréhender la sélection d’espèces végétales dans un contexte de réhabilitation de sites contaminés à l’arsenic.

Keyphrases: Phytoremédiation, Arsenic, Transcriptomique, Saule, Luzerne, Moutarde, Dioxine, Furanes, Transcriptome