# Evaluation de la capacité des arbres à enregistrer une contamination métallique. Approche exploratoire sur les casiers Girardon du Rhône.

Gabrielle Seignemartin, Hervé Piégay, Olivier Faure, Jacques Moutte, Hasna Boubakri, Pierre-Hugo Lecomte

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## To cite this version:

Gabrielle Seignemartin, Hervé Piégay, Olivier Faure, Jacques Moutte, Hasna Boubakri, et al.. Evaluation de la capacité des arbres à enregistrer une contamination métallique. Approche exploratoire sur les casiers Girardon du Rhône.. Séminaire scientifique annuel de l'OHM Vallée du Rhône, Graie, OHM Vallée du Rhône, Jun 2017, Lyon, France. hal-05336954

HAL Id: hal-05336954

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Submitted on 29 Oct 2025

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# Evaluation de la capacité des arbres à enregistrer une contamination métallique

## Approche exploratoire sur les casiers Girardon du Rhône

**Gabrielle Seignemartin**

-Doctorante UMR 5600 - IRG Lyon

**Hervé Piégay**

- Géographie physique / géomorphologie - UMR 5600

**Olivier Faure**

- Géo-environnement - UMR 5600 - Ecole des Mines de St-Etienne

**Jacques Moutte**

- Géo-environnement - UMR 5600 - Ecole des Mines de St-Etienne

**Hasna Boubakri**

- Ecologie Microbienne - UMR 5557 - Lyon 1

**Pierre-Hugo Lecomte**

- Géographie physique / géomorphologie - UMR 5600 - Stagiaire OHM 2017

**PARTENARIAT**

Markus Stoffel - **Dendrolab** - Université de Berne (Suisse)
# INTRODUCTION

**Questionnements :** Y-a-t-il des contaminants métalliques dans les sédiments des casiers Girardon?

Sont-ils détectables dans les tissus organiques de la végétation en place ?

**Double approche :** SIG (études diachroniques) et chimiques (analyses des sédiments & tissus organiques végétaux) :

* Partie 1 : comprendre la dynamique de terrestrialisation et végétalisation dans les casiers Girardon

* Partie 2 : évaluer la capacité des arbres à retranscrire des patrons chimiques représentatifs des dépôts sédimentaires

**Collaboration avec le laboratoire de microbiologie UMR 5557 – Lyon 1**

* Partie 3 : étudier la répartition de *Frankia* (bactérie symbiotique de l'Aulne) selon les patrons chimiques sédimentaires
# Historique du site d'étude

## Péage-de-Roussillon

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Photographie d'un casier Girardon (photo personnelle, 2014)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Casier

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Schéma d'un barrage en dérivation (SDAGE Rhône 2010)</figcaption></figure>

Un secteur aménagé avec :

→ Des ouvrages Girardon

→ Des installations hydroélectriques (dérivation)
<figure><img src="image_7.png" /></figure>

# Données

## CHIMIE DES SEDIMENTS

- Patrons chimiques de surface

- Patrons chimiques des profils verticaux

Travaux de thèse

## CARACTERISATION DE LA VEGETATION

- Dynamique temporelle

- Relevés forestiers

Mémoire de R. Gruel (2014)

Et P. Modrak (2013)

## DONNEES SIG

### Données planimétriques :

- Âge des dépôts sédimentaires

Travaux de thèse

- Elévation du toit de galets

Travaux de M, Bertrand (OSR 2015)

- Couvert forestier

Mémoire de R. Gruel (2014)

## Logistique d'étude du projet

## APPORTS METHODOLOGIQUES

- Bibliographie

- Support technique
Dendrolab

- Technologie XRF
### Etude diachronique de la terrestrialisation et de la végétalisation grâce aux SIG

→ Identifier des périodes de sédimentation et d'implantation de la végétation

→ Etudier les patrons chimiques selon ces périodes

*Y-a-t-il des périodes marquées par des contaminations ?*

*Cela permettrait-il d'identifier des casiers potentiellement « contaminés » en fonction de leur période de sédimentation ?*

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Profil de répartition du Zinc (Bedell. J-P, 2016)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /></figure>
# Dynamique de terrestrialisation et végétalisation – Méthodologie (1)

LE PORTAIL IGN

TOUS LES SITES IGN

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

IGN

INSTITUT NATIONAL
DE L'INFORMATION
GEOGRAPHIQUE
ET FORESTIERE

REMONTER LE
TEMPS

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

Recherche de séries
photographiques
chronologiques

* Disponibilité

* Emprise

* Débit usuel

Géoreférencement

* Optimisé autour
du chenal sur les
casiers

* Réalisé par un
opérateur unique
avec une grille de
critères

Digitalisation

* Réalisé par un
même opérateur
unique avec une
grille de critères

Analyses
surfaciques &
processus

* Multicritères :
Limite lit Mineur- lit
Majeur
-Occupation du sol
(surface minérale,
végétale, aquatique)
# Dynamique de terrestrialisation et végétalisation – Méthodologie (2)

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

<figure><img src="image_17.png" /></figure>
# Dynamique de terrestrialisation et végétalisation / RESULTATS

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>## Évolution des surfaces émergées dans les casiers Girardon du secteur de Péage-de-Roussillon (avant et après la dérivation)</figcaption></figure>
# Partie 2 : évaluer la capacité des arbres à retranscrire des patrons chimiques représentatifs des dépôts sédimentaires

## → Echantillonnage stratifié :

* ✓ Dépendant des patrons chimiques sédimentaires - analyses XRF (2015)

* ✓ Représentatif du milieu riparien (mono et pluri spécifiques)

* ✓ Fonction des occurrences spécifiques sur le terrain

* ✓ Caractérisé par des périodes de sédimentation

<figure><img src="image_19.png" /></figure>
# Choix des casiers échantillonnés

## Casier N°1

PDR_1938_S2
PDR_1953_S2
PDR_1974_S2
PDR_1979_S2
PDR_1981_571_S2
PDR_1982_236_S2
PDR_1986_71_S2
PDR_1991_1659_S2
PDR_1995_18_S2
PDR_2002_323_S2

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

✓ Diachronie

<table><thead><tr><th>Profondeur (cm)</th><th>Pb (ppm)</th><th>Cu (ppm)</th><th>Ni (ppm)</th><th>Zn (ppm)</th></tr></thead><tbody><tr><td>0-20</td><td>34,68</td><td>32,39</td><td>60,5</td><td>156</td></tr><tr><td>20-40</td><td>28,29</td><td>41,68</td><td>58,4</td><td>142</td></tr><tr><td>40-60</td><td>36,69</td><td>55,4</td><td>56</td><td>159</td></tr><tr><td>60-80</td><td>42,01</td><td>50,8</td><td>50,4</td><td>151</td></tr><tr><td>80-100</td><td>84,9</td><td>93,9</td><td>78,2</td><td>304</td></tr><tr><td>100-120</td><td>107</td><td>91,5</td><td>63,7</td><td>341</td></tr><tr><td>120-140</td><td>135</td><td>105</td><td>61,6</td><td>367</td></tr><tr><td>140-160</td><td>114</td><td>101</td><td>61,1</td><td>337</td></tr><tr><td>160-180</td><td>86,5</td><td>63,4</td><td>54,6</td><td>248</td></tr><tr><td>180-200</td><td>73</td><td>54,4</td><td>50,5</td><td>206</td></tr><tr><td>200-220</td><td>77,9</td><td>65,7</td><td>54,6</td><td>212</td></tr><tr><td>220-240</td><td>116</td><td>72,7</td><td>54,8</td><td>221</td></tr><tr><td>240-260</td><td>92,6</td><td>55,1</td><td>52,9</td><td>223</td></tr><tr><td>260-280</td><td>125</td><td>62,1</td><td>53,2</td><td>319</td></tr><tr><td>280-300</td><td>107</td><td>57,6</td><td>53,7</td><td>342</td></tr><tr><td>300-320</td><td>71,6</td><td>43,93</td><td>46,24</td><td>201</td></tr><tr><td>320-340</td><td>90,7</td><td>53,5</td><td>50,3</td><td>291</td></tr></tbody></table>

✓ Patron chimique contrasté

<table><thead><tr><th>Espèce</th><th>Individus</th></tr></thead><tbody><tr><td>Populus C. or N.</td><td>11</td></tr><tr><td>Acer negundo</td><td>4</td></tr><tr><td>Salix alba</td><td>2</td></tr><tr><td>Populus nigra</td><td>1</td></tr></tbody></table>

✓ Végétation

Site sélectionné :
Anomalies chimiques
« Contaminé »
Validation des mesures XRF par ICP

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

Mesure XRF

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Mesure XRF
# Choix des casiers échantillonnés - Bilan

<table><thead><tr><th>Nom</th><th>Végétation</th><th>Sédimentation<br>(au point de prélèvement)</th><th>Métaux – Analyses XRF<br>(au point de prélèvement)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Casier 1</td><td>Populus canadensis 13<br>Populus nigra 8<br>Ulmus minor 4<br>Acer negundo 1<br>Salix alba 1</td><td>Avant 1938</td><td>Anomalies chimiques « Contaminé »</td></tr><tr><td>Casier 6</td><td>Fraxinus angustifolia 21<br>Acer negundo 7<br>Salix alba 6<br>Populus canadensis 4<br>Juglans Regia 2</td><td>Avant 1938</td><td>Anomalies chimiques « Contaminé »</td></tr><tr><td>Casier 3</td><td>Populus canadensis 20<br>Salix alba 3<br>Sambucus nigra 1<br>Acer negundo 1<br>Populus alba 1</td><td>Avant 1938</td><td>Anomalies chimiques « Contaminé »</td></tr><tr><td>Casier 7</td><td>Populus canadensis 4<br>Populus nigra 4<br>Salix alba 3<br>Fraxinus angustifolia 2<br>Acer Negundo 1<br>Sambucus nigra 1</td><td>Entre 1979 et 1981 :<br>1980</td><td>Pas d'anomalie chimique</td></tr><tr><td>Casier 4</td><td>Fraxinus angustifolia 9<br>Tilia platyphyllos 1<br>Populus Canadensis 1<br>Euonymus europaeus 1</td><td>Avant 1938</td><td>Pas d'anomalie chimique</td></tr><tr><td>Casier 10</td><td>Populus Canadensis 18<br>Populus nigra var it 3<br>Salix Alba 2<br>Fraxinus excelsior 1</td><td>Entre 1979 et 1981 :<br>1980</td><td>Pas d'anomalie chimique</td></tr></tbody></table>
# Campagne de terrain & analyses chimiques (1)

## 3 types de prélèvements

Approches complémentaires et comparatives entre organes végétaux

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

* **Carottes ligneuses** : protocole usuel en dendrochronologie → à la tarière de Pressler

(Salix Alba, Acer Negundo, Populus Nigra)

* **Feuilles** → Collecte directe pool ou mono-spécifique (Acer Negundo)

* **Sédiments** → de surface, à la tarière pédologique

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

<figure><img src="image_29.png" /></figure>
# Campagne de terrain & analyses chimiques (2)

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>## Carte des sites de prélèvements</figcaption></figure>

## Analyses Chimiques ICP-MS à l'EMST

<figure><img src="image_31.png" /></figure>
# Concentrations chimiques foliaires / Premiers résultats

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

Valeurs seuils = limite inférieure des outliers
« modérés » obtenues dans le cadre du programme ADEME "Bioindicateurs" ; O. Faure, https://ecobiosoil.univrennes1.fr/ADEME-Bioindicateur/
# Concentrations chimiques foliaires / Perspectives

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

## Prochaine étape :

*Quels liens entre les patrons chimiques & temporels sédimentaires et végétaux ?*

*Variables explicatives ??? période de sédimentation, physiologie, prélèvement eau interstitielle versus nappe ?*
ICP-MS Dimensions 1 et 2

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Variables factor map (PCA)</figcaption></figure>

Variables explicatives ???

Espèce, période de sédimentation, âge de l'arbre, physiologie, prélèvement eau interstitielle versus nappe ?
# Partie 3 : répartition de *Frankia* (bactérie symbiotique de l'Aulne) selon les patrons chimiques sédimentaires

ECOLOGIE
MICROBIENNE
Lyon

## La symbiose actinorhizienne

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Dessin, Anton Hartinger
Alnus (Aulne)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Nodule d'aulne</figcaption></figure>

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>Observation microscopique
Université du Connecticut</figcaption></figure>

### Frankia

Actinobactérie
Fixe N₂ (état libre et symbiotique)
Objectifs

* *Aulne/Frankia* : très bon phytostabilisateur de contaminants métalliques (Belanger *et al*, 2015)

* Les souches bactériennes modèles tolèrent quelques métaux (Nickel/ cadmium/cobalt)

=> Identifier une symbiose efficace et capable de contenir de multiples contaminants métalliques
# Mode opératoire

1/ Aulne présent dans les sols échantillonnés ? Non !!

2/ Frankia est-elle présente dans les sols ?
⇒ Piéger en mettant du sol (et les bactéries) en présence d'une plante hôte

3/ Isoler les bactéries des nodules et les caractériser taxonomiquement

4/ Identifier leurs profils de résistance à différents métaux (le comparer aux souches modèles) et faire un lien avec le patron chimique des sols

5/ Tester le couple plante/bactérie sur des microcosmes de sols contaminés (le comparer aux souches modèles)
# Piégeage des souches de Frankia après 3 mois

* 1 pot de 4 plantules = 1 sol

* 33 pots inoculés et 4 pots témoins négatifs (sans sol)

<figure><img src="image_39.png" /></figure>
Piégeage des souches de Frankia après 9 mois

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

**=> Nodules récoltés, désinfectés, broyés et mis en culture**
**pour isoler les souches bactériennes**
# Perspectives

- Evaluer la capacité des arbres à retranscrire des patrons chimiques représentatifs des dépôts sédimentaires

- Peut-on utiliser la technologie XRF sur des matrices organiques ?

Analyses en cours...

**A suivre... Projet OHM 2017 !**

Analyses granulométriques, exploration des variables explicatives...
# Echantillonnage supplémentaire
à l'île de la Platière

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Scan à
haute
résolution</figcaption></figure>

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>## Dendrochronologie sur CoordRecorder</figcaption></figure>

<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>## Découpe des tranches</figcaption></figure>

<figure><img src="image_44.png" /></figure>
# Perspectives

* Méthodologie similaire employée pour une soixantaine de carottes sur ces trois essences à Péage-de-Roussillon

- Échantillonnage de terrain → tarière de Pressler

- Carottes collées sur des supports en bois

- Ponçage à différentes tailles de grains

- Scanner à haute résolution

- Dendrochronologie

* Travaux sur des échantillons spécifiques (pollués) et analyse au niveau des cernes