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Les plantes aquatiques comme bioindicateurs de la contamination du système Saint-Laurent en métaux toxiques.

Vachon, André (1995). Les plantes aquatiques comme bioindicateurs de la contamination du système Saint-Laurent en métaux toxiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 174 p.

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Résumé

Les plantes aquatiques peuvent accumuler les métaux traces suite à la prise en charge non-spécifique de ceux-ci par un système qui n'exclerait pas les ions toxiques. Dans l'environnement, où les fluctuations de conditions physico-chimiques sont nombreuses, il serait à l'avantage des plantes de bénéficier d'un système pouvant réguler la disponibilité de ces métaux. Les phytochélatines (PC), une classe de peptides induite spécifiquement par les métaux et retrouvée chez plusieurs plantes terrestres, pourraient remplir ce rôle de détoxification et de maintien de l'homéostasie. Aux cours des dernières années, les PC ont surtout été étudiées à partir d'expériences d'exposition en laboratoire avec des cultures de cellule ou des plantes entières; très souvent, ces expériences ont été réalisées à des concentrations en métal dépassant de loin celles retrouvées dans le milieu naturel. Le but de la présente étude était donc d'évaluer l'utilisation possible des PC comme indicateur biochimique précoce d'un stress induit par des concentrations en métal retrouvées dans le système Saint-Laurent, et ceci pour deux plantes aquatiques ( Vallisneria americana et Myriophyllum spicatum). Outre l'analyse de macrophytes récoltés dans des lacs fluviaux du fleuve Saint-Laurent (Saint-Louis et Saint-Pierre), l'approche expérimentale a également impliqué des expériences d'exposition au Cd et Cu en laboratoire. Les concentrations totales de Cd et de Cu ont été mesurées pour les racines et les feuilles des macrophytes. Ainsi, les valeurs obtenues dans les racines étaient souvent assez différentes de celles retrouvées dans les feuilles. La présence sur les racines de quantités variables d'oxydes de fer, dont le pouvoir de complexation des métaux est considérable, ne permettait pas une évaluation adéquate du métal réellement assimilé par ces parties. Toutefois, suite à une translocation des racines aux feuilles, il est possible d'évaluer la quantité de métal biodisponible grâce aux parties vertes. En effet, il a été constaté que les concentrations en Cd retrouvées dans les feuilles de macrophytes étaient fonction de celles de l'ion libre (Cd ²⁺) (les concentrations de l'ion métallique libre (Mz⁺) ont été calculées à partir d'un modèle d'équilibre d'adsorption; elles s'appliquent aux eaux interstitielles oxyques ainsi qu'à l'eau qui se trouve juste au-dessus des sédiments). Aucune relation n'a été observée entre les quantités de métal dans les feuilles et le Cd total dans les sédiments, ce qui réflète l'influence d'autres facteurs (pH, [Ca²⁺], [MOD], ... ) sur la bioconcentration de ce métal chez les plantes aquatiques. Le métal total chez les macrophytes a été subdivisé entre les formes insolubles et solubles. Dans le cas des vallisnéries, prélevées le long d'un gradient de contamination en métaux, les formes solubles du Cd et du Cu semblent contribuer à l'augmentation du métal total alors que cela n'a été constaté qu'avec le Cu chez les myriophylles. Par ailleurs, la présence des PC n'a pu être observée que pour des feuilles de myriophylles exposées au laboratoire et après une étape de concentration, la lyophilisation. Par la suite, nous avons davantage caractérisé le métal soluble entre les formes cationiques-neutres et anioniques (où devaient être retrouvé le métal complexé aux PC ou à d'autres agents complexants comme des acides organiques). On constate qu'une augmentation de la forme anionique du Cd contribue à l'augmentation du métal soluble pour Vallisneria americana; ceci n'a pas été observé pour Myriophyllum spicatum. La seule contribution du Cu anionique au Cu soluble a été retrouvé pour les feuilles de vallisnéries. La présence de métal sous forme anionique pourrait être attribuable à une complexation par des acides organiques ou par d'autres ligands intracellulaires. Ces composés agiraient donc comme mécanisme de défense. Comme la forme cationique du métal soluble est prédominante chez les myriophylles, cela laisse supposer que d'autres fonctions métaboliques pourraient être perturbées puisque le métal soluble n'est pas retrouvé lié à des composés cytosoliques de charge négative; ces derniers pouvant jouer un rôle dans le contrôle intra-cellulaire des métaux. D'après l'ensemble des résultats de cette étude (M-soluble fonction de M-total; M-anionique contribuant à l'augmentation de M-soluble), Vallisneria americana semblerait offrir un meilleur potentiel comme bioindicateur que Myriophyllum spicatum vis-à-vis du Cd. Également, les parties vertes des vallisnéries sont composées uniquement de feuilles, ce qui permet des analyses plus homogènes qu'avec les myriophylles où des différences de concentrations en métaux entre les tiges et les feuilles peuvent être retrouvées.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Campbell, Peter G.C.
Mots-clés libres: plantes aquatiques; macrophytes; bioindicateur; contamination; environnement; milieu naturel; phytochélatine; métaux traces; métaux lourds; fleuve Saint-Laurent; traitement
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 17 févr. 2014 21:42
Dernière modification: 17 mars 2016 13:26
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2009

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