L’objectif scientifique est de rechercher des végétaux adaptés à la phytoremédiation et de décrire leur fonctionnement, de façon à aboutir à une modélisation écophysiologique de leur culture. Il convient en outre de comprendre les interactions entre les polluants et les constituants des sols, de décrire les flux de polluants vers les organes végétaux ainsi que le devenir des polluants organiques dans la rhizosphère. Si ces recherches visent en premier lieu une application en phytoremédiation, elles constituent également une voie pour mieux comprendre la dynamique des polluants dans tout écosystème cultivé. Ce Thème se décline actuellement en deux Sous-Thème
Sous-thème II.1
Dynamique des polluants dans la rhizosphère
La maîtrise de la phytodégradation comme de la phytoextraction passe par une description des processus impliqués dans biodisponibilité des polluants des sols. Ces processus se déroulent dans la partie du sol sous influence des racines, la rhizosphère. Les conditions physiques, chimiques et biochimiques de la rhizosphère diffèrent de celles du sol non colonisé par les racines du fait de la croissance de celles-ci, de leur prélèvement d’eau et de solutés, de leur respiration et de la rhizodéposition. La rhizosphère est de ce fait caractérisée par une concentration élevée de carbone organique, une forte activité biologique et des variations prononcées de pH et d’humidité.
Les travaux du Sous-Thème II.1 se situent à l’échelle de l’agrégat de terres et de la racine, et prennent en compte des phénomènes physiques, chimiques et biologiques. Ils visent à décrire les mécanismes de la sorption et du passage en solution, du transport, de l’absorption (surtout pour les éléments en traces) et de la dégradation (molécules organiques), en intégrant l’effet des composés carbonés en solution, en particulier des exsudats racinaires. Le but est d’aboutir à
(i) une modélisation des flux d’éléments en traces vers les racines et
(ii) du fonctionnement du réacteur que constitue la rhizosphère vis-à-vis de la dégradation des molécules organiques.
Sous-thème II.2
Ecophysiologie de la phytoremédiation
Ce Sous-thème regroupe les recherches visant à modéliser en fonction de variables climatiques, édaphiques et culturales : - le développement et la croissance des plantes accumulatrices ou dégradatrices de polluants,
- la distribution des polluants dans les différents organes végétaux au cours de cette croissance (phytoextraction),
- les processus liés à la plante qui influent sur la disponibilité des polluants et le fonctionnement de la rhizosphère (flux de carbone et d’autres composés, tout processus conduisant à une modification l’état physique, chimique et hydrique du bio-réacteur rhizosphérique).
Les résultats de ces recherches, associés aux acquis du Sous-Thème II.1, seront intégrés dans un modèle de culture conçu comme un outil d’ingénierie de la phytoremédiation.
Modèles expérimentaux
Les modèles expérimentaux sont le cadmium (Cd) et le nickel (Ni) pour ce qui concerne les polluants minéraux. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) représentent les xénobiotiques organiques.On utilise des plantes aux comportements contrastés vis-à-vis des polluants : d’une part, des espèces hyperaccumulatrices de métaux telles le tabouret calaminaire (Thlaspi caerulescens) et l’alysse des murailles (Alyssum murale), d’autre part des espèces cultivées non accumulatrices comme le maïs (Zea mays).