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Mécanismes abiotiques de migration des métaux du sol vers la plante
 

L’observation du transport des métaux lourds chez la plante a permis de mettre en évidence les mécanismes de circulation de ces composés. Le transfert de ces métaux lourds des sols vers la plante, repose sur un ensemble de mécanismes. En effet, de nombreux facteurs vont jouer un rôle dans ce transfert du sol vers la plante. Ces facteurs sont chimiques ou physiques (porosité du sol, nature des minéraux ou des matières organiques, type de polluant, granulométrie, température), et biologiques tels que la nature de la plante et des micro-organismes associés aux racines (bactéries de la rhizosphère ou, pour certaines plantes, champignons mycorhiziens fiche champignons mycorhiziens ).

 
> Les échanges sol-solution
 

Dans le sol, la plante entre en contact avec la solution du sol. Cette solution joue un rôle dans le transfert des métaux, se trouvant dans le sol, vers la plante. En effet, le végétal prélève les éléments minéraux dans la solution du sol. Pour prévoir ce prélèvement, il faut donc connaître les mécanismes d’échanges entre le sol et la solution, qui vont déterminer la concentration initiale en métal toxique dans la solution et sa réalimentation lors du prélèvement par le végétal.

L’échange des métaux entre le sol et la solution dépend des facteurs chimiques du sol et de la localisation des métaux dans ce sol. L’observation de sols contaminés par du zinc et du cadmium Fiche cadmium a permis de connaître la localisation de ces toxiques.

 

Echanges sol-solution
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Ils ont été majoritairement localisés dans les constituants minéraux ou des agrégats de taille inférieure 20µm, mais aussi dans des particules de matières organiques grossières. Ces matières organiques sont un réservoir de métaux qui peuvent facilement être libérés lors de leur décomposition. La connaissance de cette localisation a pour but d’observer la rapidité de l’échange des métaux entre le sol et la solution, car cette rapidité d’échange diffère selon le type de sol. En prenant l’exemple du cadmium, il apparait que, dans les sols peu contaminés, ce métal, du fait de sa localisation, est peu échangeable. Par contre, dans les sols plus fortement contaminés, le cadmium est en majorité échangeable rapidement. L’acidification du sol conduit à une augmentation de la proportion de cadmium rapidement échangeable. Par contre, l’ajout de matières organiques (terreau) dans les sols contaminés diminue la vitesse d’échange du cadmium, la proportion de cadmium échangeable très rapidement (en moins d’une minute) et la concentration de cadmium en solution. Dans les sols peu contaminés, cet ajout n’a pas d’effet sur les échanges sol-solution du cadmium.
Les matières organiques constituent donc un compartiment tampon dans les sols, bloquant temporairement les métaux et les rendant ainsi moins disponibles pour les organismes vivants.

Ces résultats ont été vérifiés par l’étude de la réactivité des molécules organiques extraites de ces sols.

 
> Rôle des micro-organismes de la rhizosphère
 

Ces constatations se confirment également à l’échelle du système racinaire. 

Les bactéries, qui colonisent les racines des plantes sous forme de micro-colonies et de biofilms, produisent des polysaccharides composant l’architecture de ces biofilms. Ces biofilms peuvent être formés par des rhizobiums. Les rhizobiums et les exopolysaccharides qu’ils produisent ont une action ambivalente sur le prélèvement de cadmium. Pour des concentrations en cadmium non phytotoxiques (<0,75 mg/l) pour Arabidopsis thaliana, la production d’exopolysaccharides est diminuée, sans que la colonisation bactérienne ne soit affectée et le prélèvement de cadmium est augmenté. Par contre, pour des concentrations phytotoxiques, la production de biofilms est induite et diminue le prélèvement de métaux lourds par la plante. Lors d’une forte exposition au cadmium, celui-ci se fixe sur les polysaccharides. De ce fait, une réduction du prélèvement de cadmium est observée chez les plantes inoculées par rhizobium.

 

                                                                                                                                                                                           

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Pour en savoir plus

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