Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Jas Roux

Fonctionnement bio-géochimique d’un écosystème en milieu extrême

Dans les milieux extrêmes, les plantes et les micro-organismes s’adaptent et mettent en place des stratégies pour se développer malgré les contraintes imposées par l’environnement. Nous proposons d’étudier les mécanismes bio-physico-chimiques de transfert et de transformation d’éléments traces sur un site riche en certains éléments rares, dits métaux «High Tech» (MHT). 

Le site de Jas Roux dans les Hautes Alpes (Parc National des Ecrins, Chapelle en V.) est un site hydrothermal, situé entre 2130 et 2250 m d’altitude sur une largeur d’env. 500 m, qui est caractérisé par un assemblage minéralogique complexe de sulfosels de plomb, d’argent, de thallium contenant aussi du gallium, du tungstène et des terres rares (Nd). Les fortes teneurs en MHT sont d’origine naturelles et varient le long d’un gradient lié à la pente du site.

Métaux " High Tech" dans les sols et les plantes

Une première campagne de terrain a révélé la présence de Ga, Sb, Nd, Tl, Ag et W dans les sols à des concentrations comprises entre 10 et 300 ppm, supérieures voir très supérieures à des sols non contaminés. Un premier inventaire de plantes sur une placette (9 m2) en haut de profil indique une diversité classique d’écosystèmes alpins. 65 espèces ont été identifiées, dont des plantes accumulatrices et hyperaccumulatrices de thalium (Tl) (Biscutella laevigata, Minuartia verna, Vaccinium myrtillus), mais aussi des graminées comme la fétuque. Le Tl par exemple, est reconnu comme étant l’un des contaminants les plus toxiques pour les organismes vivants, comparable au plomb ou au mercure (Peter and Viraraghavan, 2005). Les plantes se développant sur ces sols ont mis en place divers processus de tolérance tels que des mécanismes d’exclusion au sein de la rhizosphere ou des mécanismes de détoxification in planta. Les données sur le cycle biogéochimique du Tl dans les écosystèmes terrestres sont très lacunaires, surtout concernant le transfert sol-plante, les mécanismes de tolérance, sa spéciation au sein des plantes, l’impact sur la vie biologique du sol. Or l’utilisation des HTM augmente depuis quelques années. Le Tl trouve des applications dans les semi-conducteurs, les détecteurs de radiation gamma, les verres pour accroître leurs indices de réfraction. Les développements récent incluent les matériaux supraconducteurs à haute température pour l’imagerie par résonance magnétique (Kelly and Matos, 2013). L’augmentation de l’utilisation des HTM induit une plus grande probabilité de relargage accidentel dans l’environnement, mais les conséquences sur les milieux restent difficiles à prévoir car il existe peu de données sur le comportement de ces éléments.L’objectif général de ce projet est d’identifier les mécanismes qui contrôlent la mobilité, la spéciation et la biodisponibilité des métaux au sein de la rhizosphère afin de répondre à la question suivante : Les plantes ont-elles mis en place des processus d’adaptation à de fortes concentrations en métaux/métalloïdes ?

    Objectifs

    Le projet a pour ambition d’accroître notre niveau de connaissances sur :

    • l’identification des espèces chimiques les plus mobiles dans la rhizosphère et le rôle des plantes et des bactéries dans la biotransformation des métaux et métalloïdes
    • l’influence du type de plante sur la sélection du microbiote racinaire
    • le rôle des exsudats racinaires et microbiens dans la phytodisponibilité des métaux et métalloïdes