Stress abiotiques sur Atriplex halimus L : Effet des métaux lourds et caractérisation des biomarqueurs et bioindicateurs.

Abstract

Résumé La contamination par les métaux issus des activités anthropiques a des conséquences importantes sur les écosystèmes et la santé humaine. En effet, ces éléments, par nature non biodégradables, présentent une forte écotoxicité et pourraient être impliqués dans de nombreuses pathologies. Il est donc aujourd’hui indispensable non seulement de mieux connaître les effets de ces polluants sur les organismes vivants, mais aussi de mettre en oeuvre des solutions durables, visant à limiter leurs risques. Dans ce contexte, les plantes représentent un objet d’étude intéressant. En effet, celles-ci, directement confrontées aux composés toxiques du milieu, pourraient non seulement être utilisées en tant que marqueurs de la toxicité du milieu, mais aussi en tant qu’outil de stabilisation des polluants. Les semences d’Atriplex halimus L. sont exposées à 50-4000 μM de Cd, de Cu et de Zn pour étudier l’effet de ces trois métaux sur la germination et la croissance des jeunes plantules. Les résultats ont montré que le stade de la germination est plus résistant au stress métallique que stade de la croissance. Le Cd a montré la toxicité la plus élevée entre les trois métaux utilisés, et parmi les paramètres physiologiques, la longueur des racines semble être le meilleur indicateur de la toxicité métallique. Pour comprendre les mécanismes de toxicité et de tolérance d’A. halimus au stress des métaux lourds, les plantules, âgées de 70 jours, sont traitées en conditions hydroponiques par 50, 200, 400, 650 et 1350 μM de Cd pendant 23 jours. La croissance, exprimée en masse sèche, longueur des pousses, surface foliaire, taux de croissance relative, et la photosynthèse, exprimée en photosynthèse nette, teneur en pigments et fluorescence chlorophyllienne ont été significativement réduits avec l’augmentation du Cd. Cependant, les activités des enzymes antioxydantes ont été induites par le Cd. L'exposition au Cd a perturbé aussi la nutrition minérale. La tolérance d’A. halimus au stress de Cd pourrait être liée à sa capacité à éviter la translocation de ce métal vers les parties aériennes et l’induction de ses enzymes antioxydantes. Mots-clés : germination ; photosynthèse ; fluorescence chlorophyllienne ; stress oxydatif ; enzymes antioxydantes. 122 Abstract Contaminations by heavy metals coming from various anthropic activities affected the ecosystems and the human health. Indeed, these elements, which are non biodegradable, are highly ecotoxic and could be implied in different human diseases. It is today essential not only to better know the effects of these pollutants on the living organisms, but also to develop adapted solutions, in order to limit the risks. In this context, plants are really interesting. Indeed, plants, which are directly confronted with the toxic compounds of the medium, could be not only used as biomarkers of toxicity of the medium, but also as a tool for stabilization of the pollutants. Atriplex halimus L. seeds were exposed to 50-4000 μM of Cd, Cu and Zn to study the effect of these metals on germination and seedlings growth. Results showed that the germination stage is more resistant to metal stress than seedling growth. Cd showed the highest toxicity among the three metals used, and among the physiological parameters, root length seems to be the best indicator of metal toxicity. To understand the mechanisms of toxicity and tolerance of A. halimus to heavy metal stress, seedlings 70 days old were cultivated hydroponically and treated by 50, 200, 400, 650 and 1350 μM of Cd for 23 days. Growth, expressed as dry mass, shoot length, specific leaf area, relative growth rate and photosynthesis, expressed as net photosynthetic rate, stomatal conductance, pigments contents and chlorophyll fluorescence were significantly reduced by increasing Cd concentration. However, the activities of antioxidative enzymes were induced by Cd. Exposures to Cd disturbed also mineral nutrition. The tolerance of A. halimus to Cd stress might be related with its capacity to avoid the translocation of great amounts of Cd in its aboveground tissues and higher activities of enzymatic antioxidants in the leaf. Key words: germination; photosynthesis; chlorophyll fluorescence; oxidative stress; antioxidative enzymes.