Environnement / Mycoremédiation

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Mycoremédiation

Les hydrocarbures polycycliques aromatiques (HPA) occupent au sein des préoccupations environnementales une place particulière. Cet intérêt est dû à leur ubiquité, à leur rémanence dans l’environnement et à leurs toxicités (mutagene et cancérogene). Ces composés, constitués de cycles aromatiques condensés, sont produits en quantité importante par l’activité humaine, et notamment dans les processus de pyrolyse et de combustion. Leur élimination des différents écosystèmes (sol, eau, air) constitue une priorité. La bioremédiation représente l’une des voies de dépollution les plus économiques et les plus écologiques. Parmi les microorganismes capables de dégrader les HPA (bactéries, algues et champignons), les champignons ont la double particularité de posséder une grande capacité à se propager et des équipements enzymatiques capables de dégrader un large spectre de molécules polluantes. Les études réalisées jusqu'alors sur la biodégradation des HPA ont majoritairement porté sur la biodégradation des HPA de faible poids moléculaire par les bactéries et les champignons du sol, comme les champignons de la pourriture blanche.

Au laboratoire de Mycologie / Phytopathologie / Environnement de l'Université du Littoral-Côte d'Opale, deux catégories de champignons sont exploités dans le domaine de la réhabilitation des sites et sols pollués par les HPA.

I. Les champignons libres du sol

II. Les champignons endomycorhiziens à arbuscules (EA)

I. Décontamination des sols pollués par les HPA en utilisant les champignons du sol :

Fusarium solani, en microscopie optique Des études précédentes [publications 5 et 14], réalisées au laboratoire MPE, ont mis en évidence l'aptitude d'une souche de Fusarium (Fusarium solani), champignon n'appartenant pas aux champignons de la pourriture blanche, à dégrader efficacement le benzo[a]pyrène (HPA de haut poids moléculaire). Cette souche présente par ailleurs, quand elle est cultivée en présence de benzo[a]pyrène, un phénomène d'incorporation (capacité de prélèvement et de stockage des HPA) qui se manifeste par l'observation de vésicules intracellulaires fluorescentes.

Les objectifs des travaux réalisés sont :

L'isolement et la sélection de nouvelles souches fongiques n'appartenant pas aux champignons de la "pourriture blanche" (champignons lignolytiques) avec des capacités élevées de dégradation des HPA.
L'étude des aspects cytologiques en relation avec la bioaccumulation des HPA dans les lipides.
La compréhension des mécanismes physiologiques et moléculaires de dégradation des HPA chez ces mêmes champignons microscopiques.
La caractérisation des gènes codants pour les enzymes clés des métabolismes de dégradation des HPA, et étude de leur régulation.
La réalisation d'essais de bioremédiation par réintroduction de Fusarium solani dans les sols historiquement contaminés.

D'un point de vue fondamental, ces travaux permettront d'avoir une meilleure connaissance des systèmes de métabolisation des xénobiotiques.

D'un point de vue appliqué, ils permettront :

II. Décontamination des sols pollués par les HPA en utilisant les champignons endomycorhiziens à arbuscules :

L’utilisation des plantes comme un outil de dépollution des sols contaminés par les HPA peut également être une alternative à faible coût aux technologies intensives de traitements physico-chimiques. La phytoremédiation des polluants organiques comme les HPA est basée sur l’augmentation de la biodégradation ou de la biotransformation de ces composés dans la rhizosphére qui pourrait être liée en partie à la stimulation de l’activité microbienne grâce à l’exudation racinaire. Une autre hypothèse expliquant la disparition des HPA de la rhizosphére, considère que ces composés sont immobilisés sous forme de résidus liés.

La majorité des plantes vasculaires établissent des relations symbiotiques avec les champignons EA. Les plantes tirent de nombreux bénéfices de cette association, les mycorhizes assurent ainsi une meilleure nutrition hydrique et minérale de la plante ainsi qu’une meilleure résistance aux stress biotiques ou abiotiques. Ainsi si les plantes mycorhizées semblent présenter des capacités à diminuer le stock des HPA dans un sol, les mécanismes impliqués et le rôle exact des différents partenaires de la symbiose restent à approfondir. Les champignons EA sont des organismes biotrophes mais néanmoins cultivables in vitro pour certaines espèces.
Notre étude, au laboratoire MPE porte sur un modèle monoxénique de racines de chicorée ou de carotte transformées par Agrobacterium rhizogenes et colonisées par Glomus intraradices.

Le but de ce travail, consiste d’une part à évaluer l’impact de différentes concentrations d’ HPA sur la colonisation racinaire par les champignons EA, ainsi que leur rôle dans la survie et la croissance des racines se développant dans les milieux contaminés par des HPA.
D’autre part, nous examinons l’effet des mycorhizes sur le devenir des HPA présents dans le milieu en déterminant la part des mécanismes de dégradation et de bioaccumulation. Des activités enzymatiques connues comme étant impliquées dans la dégradation des HPA sont suivies sur des racines mycorhizées ou non en présence et en absence de polluants.