CEA (Cadarache, France): LBDP Groupe Chimique Tunisien Etude de l’interaction entre le transport du phosphate et la tolérance aux métaux lourds chez les plantes Mlle AYADI Amal ENIS: LBVAAC CEA (Cadarache, France): LBDP Groupe Chimique Tunisien Aujourd’hui, je vais vous parler des manipulations génétiques faites sur A.thaliana dans le but d’identifier des gènes impliqués dans la tolérance aux métaux

Le phosphate Le phosphate est une ressource naturelle non renouvelable d’origine minière extraite principalement des gisements sédimentaires A l’heure actuelle, les industries de production d’engrais, d’aliments pour bétails et de pesticides transforment environ 95% du phosphate naturel l'industrie tunisienne des phosphates occupe la 5ème place parmi les plus grands opérateurs internationaux dans cette activité

En Tunisie La production d’une tonne d’engrais et d’acide phosphorique conduit à la production de 5 tonnes de PG Phosphogypse: - Déchet industriel stocké en terril à côté des usines de fabrication du GCT (Sfax, Gabes, Mdhilla, Skhira) - Production estimée à 10 millions de tonnes/an Son pH est très acide (pH2) - Fine granulométrie  mobilité et de transfert des impuretés par le vent, la pluie…) - Contient différents types de métaux lourds (cadmium) toxiques risque pour santé animaux, plantes et homme

Teneurs en certains métaux lourds du PG tunisien (Sfar Felfoul, 2004) Elément Teneur minimale (mg/kg) maximale (mg/kg) Cadmium (Cd) 3,11 22,9 Mercure (Hg) (µg/kg) 24 29 Chrome (Cr) 14,4 22,4 Plomb (Pb) 1,76 2,01 Zinc (Zn) 20,7 182

En Tunisie Ces dernières années, les problèmes de stockage et de valorisation du phosphogypse en Tunisie sont devenus parmi les préoccupations majeures du GCT et du Ministère de l’Environnement

Valorisation du phosphogypse En Tunisie Valorisation du phosphogypse En industrie : l’industrie de plâtre, de fabrication du ciment Portland, la construction routière et l’industrie des briques En agriculture : utilisé comme engrais ou comme amendements pour des sols salins impropres à la culture et y restaurer ainsi les caractéristiques physiques et chimiques convenables (Sfar Felfoul et al., 2002). Seulement 15% du phosphogypse produit dans le monde

En Tunisie Alternative biologique; utiliser les plantes Couvert végétale: Pour réduire la pollution et stabiliser le phosphogypse Phytoremédiation: Utiliser les plantes hyper-accumulatrices ayant la capacité à tolérer et extraire des quantités importantes de métaux lourds des sols et des eaux souillées

La Phytoremédiation Il existe 4 domaines de phytoremédiation: Concept utilisé par l’Homme il y a 3000 ans pour épurer l’eau Intérêt renouvelé dans les années 1970 pour le traitement des pesticides et des métaux

La Phytoremédiation Application: Phytoremédiation des sols: Des polluants organiques (TNT, PCB…) Des polluants métalliques (ZN, Cd...) Des polluants radionucléides (137Cs, 90Sr, U) Avantages: Faible coût Respect du site Concentration des polluants avant traitement Des études de terrains ont déjà démontré l’intérêt de la phytorémediaton pour dépolluer TNT (trinitrotoluene) explosif, les terres militaires sont contaminés par le TNT, qui à forte dose il peux induire des anémies et une maladie qui touche le foie Il est toxique, explosif, et dangereux pour l’environnement PCB (polychlorobiphényles) la fabrication des transformateurs électriques, condensateurs,… Il est dangereux pour l’environnement, et cancérigène 137CS c’est un dérivé de l’uranium, radioactif et utilisé dans les essais de bombes atomiques et nucléaire et pour détecter le renouvellement d’une nappe aquatique

La Phytoremédiation Hg Pb Cd Réseau racinaire développé + Capacité de chélation et de séquestration Aptitude à transférer les métaux dans la partie aérienne Cd Propriétés Des Plantes métallophytes utilisées dans la phytoremédiation

Procédé Objectif : Améliorer les capacités d’accumulation, de transfert et de résistance des plantes aux polluants (Métaux lourds, radionucléides…) …) Approches génétiques Spécificités des gènes:  Améliorer le développement racinaire  Optimiser la séquestration et la compartimentation des molécules chélatrices  Favoriser un transfert plus efficace des polluants du sol vers les racines puis vers la partie aérienne (Transporteurs membranaires spécifiques)

Choix du sujet d’expérimentation Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) En utilisant une plante modèle Arabidopsis thaliana: Caractéristiques : Herbe de petite taille et robuste Appartenant à la famille des Brassicacées Cycle biologique court (deux mois) Production de plus de 10000 graines par plantes 5 chromosomes (26000 gènes) Génome entièrement décrypté depuis 2001

Relation Pi et métaux Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) Quelle relation existe t-il entre phosphate et métaux ? Le Pi chélate les cations dans le sol (métaux…) Le Pi a un impact majeur de la biodisponibilité de ces éléments polluants dans le sol

La carence en Pi dans le sol Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) La carence en Pi dans le sol A.thaliana les métaux sont plus facilement accumulés dans la plante les métaux chélatés au Pi interne de la plante s’accumulent dans la vacuole Quel est l’impact de l’import du phosphate et sa compartimentation dans les plantes sur l’absorption des métaux ?

Projet de collaboration Franco (CEA)-Tunisienne (ENIS) Caractériser l’impact du phosphogypse sur le développement des plantes pour mieux identifier ses effets négatifs potentiels (toxicité, contamination de la flore…). Etudier l’interaction entre la capacité d’absorption ou de stockage du phosphate par la plante et la modulation des effets toxiques potentiels du phosphogypse Chercher des solutions pour éliminer ces éléments polluants.

Mise en évidence de quelques mutants qui présentent des altérations Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) Mise en évidence de quelques mutants qui présentent des altérations des gènes impliqués dans l’accumulation du Pi dans la plante dans les gènes de transport du phosphate dans la plante tester l’effet de la modification du niveau de phosphate interne sur l’absorption d’éléments minéraux toxiques tels que certains métaux (As, Cd, Hg, Pb..)

Accumulation des métaux lourds Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) WS Lignées sauvages Col pho2 Lignées mutantes B19.8 Les lignées ont été cultivées dans un milieu contaminé par des métaux lourds pendant 2 mois.

Résultats et discussion Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) La modification de la quantité de phosphate à l’intérieur de la plante pourrait altérer l’accumulation des métaux lourds. Le mutant pho2 montre la meilleur capacité d’accumulation de métaux

Culture d’A.thaliana in vitro en présence d’Arsenate Résultats et discussion Au laboratoire LBDP (CEA de Cadarache) Culture d’A.thaliana in vitro en présence d’Arsenate pho2 à 30µM AS B19.8 à 30µM AS La lignée B19.8 présente une résistance à l’AS et une meilleur croissance qui est maintenue.

Résultats et discussion Conclusion: Tous ces résultats laissent à penser que la manipulation de la teneur en Pi des plantes peut avoir un impact sur l’accumulation de métaux et offrir des pistes pour produire des lignées hypo ou hyper-accumulatrices.

En Tunisie Perspectives L’impact du phosphogypse (PG) sur la croissance et le développement d’A.thaliana. Vérifier la capacité des lignées présentant un bon taux de croissance et des teneurs de phosphates très basse, à accumuler et à tolérer des métaux lourds après culture sur milieu mélangé avec du (PG). Etudier la possibilité d’utiliser des terrains de PG pour le développement de plantes ornementales, fourragères…

Merci.