TD – RFO Plantes hyperaccumulatrices de métaux lourds Aspects écologiques généraux Sur la base des documents 1 à 4, proposez une présentation de la problématique des espèces végétales métallophytes, qui intègre les notions suivantes : Hyperaccumulation / Stratégie d’exclusion / Hypertolerance / Endémisme / Fonctions écologiques de l’hyperaccumulation Phytoremédiation Sur la base des documents 5-8, identifier quelques paramètres à prendre en compte au niveau du choix des espèces et des « pratiques culturales » dans le cadre d’une démarche de phytoextraction Mots clés : Facteur de bioconcentration / Biomasse / EDTA Mécanismes physiologiques impliqués dans les caractères d’hyperaccumulation A partir des documents proposés 9-12 ou 13-18, construire une discussion autour des deux hypothèses suivantes. Vous identifierez si besoin des contradictions et proposerez des expériences complémentaires qui permettraient de les résoudre la tolérance des cellules foliaires au Cd ou au Ni est nécessaire et éventuellement suffisante à une meilleure translocation racines /feuilles au contraire la translocation accrue de Cd ou de Ni est nécessaire et éventuellement suffisante à une meilleure tolérance de la plante en préservant la viabilité racinaire ? A partir de l’ensemble des documents proposés, discutez de l’implication des principaux facteurs biochimiques impliqués dans la tolérance aux métaux lourds chez les végétaux

Document 1 Science 1976

Document 2 (a) (b)

Document 3

Document 4 (a) (b)

Document 6 Document 5 Teneurs en Ni dans les feuilles(µmol / g MS) Teneurs en Ni dans le sol sous jacent (µmol / g MS) Thlaspi goesingense (2 à 5 tonnes /ha) 93.3 24.5 Silene cucubalus 4.3 11.2 Dosages des teneurs sur un site ultramafique (Autriche) Modèle de calcul du nombre de récoltes nécessaire pour diviser par deux les teneurs en métaux dans les 20 premiers cm de sol D’après Kramer et al. Plant Physiol. Vol. 11 5, 1997 Mc Grath & Zhao. (2003) Current Opinion in Biotechnology 14(3): 277-282. Facteur de bioconcentration : teneur dans les parties récoltées / teneur dans le sol

Document 7

Document 8 EDTA EDTA J. Environ. Qual. 30:1919–1926 (2001). EDTA

Document 9

(a) (b) (c)

Document 10 (a) (c) (b)

Document 12 : Exemples de molécules organiques impliquées in vivo dans la complexion, le transport et la séquestration des métaux

Document 13

Document 13 : détail du matériels et méthodes

Document 14 Localisation de l’expression du gène HMA4 par une construction promoteur:GUS : HMA4 est un transporteur de Zn/Cd exprimé dans le péricycle et le parenchyme xylémien Hanikene et al. 2008 Nature

Document 15 : Phénotype des mutants hma4 dans le fond génétique A Document 15 : Phénotype des mutants hma4 dans le fond génétique A.halleri Visualisation des accumulations racinaires de zinc par un fluorophore spécifique (fluorescence verte) pc= péricycle Hanikene et al. 2008 Nature

Document 15 : phénotypes foliaires de lignées surexprimant HMA4 soumises à des traitements métaux Hanikene et al. 2008 Nature

Document 16 : synthèse des connaissances concernant le rôle physiologique de HMA4

Document 17 : Localisation tonoplastique de la protéine HMA3 (tranporteur de Cd/Pb) fusionnée à une protéine GFP Document 18 : Localisation de l’expression du gène HMA3 à l’aide d’une construction promoteur:GUS

Figure 19 : Impact de la surexpression de HMA3 sur la compartimentation subcellulaire du cadmium visualisée à l’aide d’un fluorophore spécifique du Cd

Document 20 : Effet de la surexpression ubiquiste (promoteur 35S) de HMA3 sur la tolérance et l’accumulation de Cd Lignée sauvage Lignée surexprimant HMA3