Étude de l'effet de la contamination en métaux lourds sur Frankia SPP. et sa symbiose avec l'aulne noir (Alnus glutinosa (L.) Gaertn)

Abstract

Les principaux responsables de la contamination des sols par les métaux sont les exploitations minières et les activités industrielles. Évidemment, de tels ajouts de contaminants au niveau du sol affecteront directement sa microflore qui comprend plusieurs microorganismes d'importance environnementale comme les bactéries fixatrices d'azote. Les méthodes actuelles de décontamination des sols s'avèrent coûteuses et fréquemment dommageables pour l'environnement en plus d'être limitées au niveau du volume de sol pouvant être traité. C'est pourquoi dans les dernières années les efforts de recherche se concentraient à développer de nouvelles biotechnologies de décontamination utilisant les capacités naturelles de certains microorganismes (bioremédiation) et de certaines plantes (phytoremédiation). C'est dans cette optique que pourraient être utilisés les bactéries du genre Frankia spp. et les aulnes. Frankia spp. se retrouve dans le sol partout à l'échelle mondiale. Elle fait partie de la classe des actinomycètes et possède la capacité de fixer l'azote en mode saprophyte et symbiotique (symbiose actinorhizienne). La symbiose actinorhizienne a été observée chez plus de deux cent espèces végétales sur tous les continents sauf en Antarctique et s'avère aussi efficace dans la fixation d'azote atmosphérique que la symbiose entre les Rhizobium et les légumineuses. Les aulnes possèdent également une distribution géographique très vaste. Ce sont des plantes pionnières (arbres ou arbustes) qui enrichissent graduellement le sol par l'apport de matière organique et de matière azotée. Leurs utilisations actuelles sont très variées (foresterie, agroforesterie, revégétalisation de sites contaminés, etc.). Parmi les espèces d'aulnes, l'aulne noir (Alnus glutinosa), est utilisé sur plusieurs sites d'Europe contaminés en métaux. À la vue des informations disponibles sur Frankia spp. et A. glutinosa, l'hypothèse que Frankia spp. et sa symbiose avec A. glutinosa tolèreraient les métaux dans leur environnement et pourraient servir en revégétalisation et/ou phytoremédiation a été posée. De cette hypothèse découlent deux objectifs spécifiques et originaux : 1- Évaluer la résistance de Frankia spp. face aux métaux et 2- Évaluer l'impact des métaux sur la symbiose et sur la plante hôte. Dans le cadre de ce projet, une méthode de criblage en milieu de culture liquide a été développée afin de déterminer la tolérance de cinq souches de Frankia sp. envers douze métaux. La méthode de révélation choisie impliquait la réduction d'un sel de tétrazolium par le métabolisme respiratoire des souches. Ces travaux ont permis de mettre en évidence une diversité au niveau de la tolérance des souches de Frankia sp. face aux métaux. La tolérance de la symbiose actinorhizienne face aux métaux a été étudiée grâce à la souche Frankia ACN14a et A. glutinosa. La culture hydroponique de ces organismes dans des conditions gnotobiotiques et dans un environnement contrôlé (cycle de luminosité, température et humidité) a permis d'observer plusieurs phénomènes intéressants. Les résultats globaux démontrent que la symbiose serait davantage affectée par les métaux lors de son établissement (dénombrement des nodules) que lors de son développement (poids frais des nodules). De plus, la symbiose avec Frankia ACN14a favoriserait un développement supérieur des parties aériennes de l'aulne. Aussi, aucun métal testé (aux concentrations permettant la survie de la plante) n'a aboli complètement la symbiose et la capacité fixatrice d'azote de Frankia ACN14a dans les nodules. Le dosage de l'activité nitrogénase a été mesuré via la réduction de l'acétylène en éthylène par chromatographie en phase gazeuse. Finalement, la quantité de métal se retrouvant dans les parties aériennes a été quantifiée par ICP-MS et les résultats ont démontré la possibilité que l'aulne noir accumule des métaux au niveau des tiges et feuilles. À long terme, ces résultats pourraient être transposés à grande échelle et servir à l'élaboration de stratégies de décontamination employant les aulnes noirs et Frankia spp..