Etude physiologique et phytochimique de la tolérance aux métaux lourds "Pb, Cr(III) et Cr(VI)" par l’Atriplex halimus L.

Abstract

RÉSUMÉ

Ce travail met en évidence, les incidences des facteurs: métaux (Pb et Cr) et leurs concentrations dans le milieu ainsi que la provenance des plantes d’Atriplex halimus L., sur l’expression des potentialités de croissance et les capacités de tolérance et d’accumulation de cette espèce. L'étude a été réalisée selon un dispositif expérimental en blocs randomisés. Nous avons étudié l’effet de trois concentrations pour chaque métal : le Pb à 1000, 4000 et 8000 ppm, Cr(III) à 250, 500 et 750 ppm et le Cr(VI) à 50, 100 et 150 ppm, chez quatre provenances (Kharouba, Béni Saf, Sig et Oued’Rhiou), sur quelques paramètres biométriques, physiologiques et biochimiques de cette espèce. Nous avons étudié les conséquences du stress métallique sur l’activité de la chlorophylle, des sucres solubles, de la proline et des polyphénols (phénols totaux, flavonoïdes et tanins). Les résultats obtenus montrent une accumulation importante des sucres solubles, de la proline et des polyphénols dans les différents organes d’Atriplex halimus. Cependant, le RWC des tissus foliaires a subi une diminution remarquable en présence des métaux. En ce qui concerne les chlorophylles (a), (b) et (a+b), leurs teneurs diminuent sous l’influence de toutes les concentrations du Pb, Cr(III) et du Cr(VI) appliquées. Il a été enregistré également que le stress métallique a entraîné des réductions significatives sur le rendement de la matière organique et sur la croissance (évaluée par l’élongation des tiges). Cependant, aucun effet n’est enregistré sur la survie de la plante d’Atriplex halimus, la longueur des racines et sur le nombre des feuilles, ainsi que sur le rendement en matière sèche et minérale. La dernière partie de notre travail est consacrée à l’étude de la dispersion des métaux au niveau des tissus d’Atriplex halimus par Microscopie Electronique à balayage. Nous avons ainsi localisé un ensemble de métaux principalement le plomb et le chrome, dont la concentration semble moins importante au niveau des tiges. Nous avons observé que cette espèce présente un important pouvoir d'absorption au niveau racinaire et une faible translocation vers les parties aériennes, ce qui confirme l'existence et l'évolution de mécanismes d'absorption, de transport, et de détoxification par stockage ou réactions biochimiques chez l’Atriplex halimus et que cette espèce est plus tolérante au Cr(III) et Cr(VI) que pour le Pb, l'effet provenance sur la tolérance à ces métaux est présent. En comparant les résultats obtenus, il apparaît que les paramètres mesurés peuvent être sujets à des rapports entre eux et de ce fait constituer des outils de compréhension globale sur la manière dont Atriplex halimus réagit à différentes conditions grâce à différents mécanismes.

Mots clés : Atriplex halimus L.; Métaux lourds; Phytoremédiation; Plomb; Chrome "Cr(III) et Cr(VI)"; Accumulation; Translocation; Tolérance.

III

ABSTRACT

This work highlighted, the incidences of the factors: metals (Pb and Cr) and their concentrations in the medium as well as the provenance of Atriplex halimus L. plants, on the expression of the growth potentialities and the tolerance and accumulation capacities of this specie. The study has been achieved according to an experimental disposition in random blocks. We studied the effect of three doses for each metal : Pb at 1000, 4000 and 8000 ppm, Cr(III) at 250, 500 and 750 ppm and Cr(VI) at 50, 100, 150 ppm in four provenances (Kharouba, Beni Saf, Sig and Oued’Rhiou), on some biometric, physiological and biochemical parameters of this specie. We studied the effects of metallic stress on the activity of chlorophyll, soluble sugars, proline and polyphenols (total phenols, flavonoids and tannins). The results obtained show an important accumulation of soluble sugars, proline and polyphenols in the different organs of Atriplex halimus. However, the RWC of foliar tissues has undergone a remarkable decrease in the presence of metals. For chlorophylls (a), (b) and (a+b), their contents decrease under the influence of all the concentrations of Pb, Cr(III) and Cr(VI) applied. It was also recorded that metallic stress entailed meaningful decreases on the yield of organic matter and growth (evaluated by the elongation of the stems), However, no effects are recorded on survival of Atriplex halimus plants, root length, the number of leaves and yield of the dry and mineral matter. The last part of our work is devoted to the study of the dispersion of metals at the tissues of Atriplex halimus by Scanning Electron Microscopy. We have located a set of metal mainly lead and chromium, which the concentration seems less important in the stems. We observed that this specie has an important absorption capacity at the root level, and a weak translocation towards the aerial parts, which confirms the existence and the evolution of mechanisms of absorption, transport, and detoxification by stocking or biochemical reactions at the Atriplex halimus and this specie is more tolerant to Cr(III) and Cr(VI) that for the lead, the effect provenance on the tolerance to these metals is present. While comparing the gotten results, it appears that the measured parameters can be subjects to reports between them, and of that made constitute tools of global understanding on the manner of which Atriplex halimus reacts to different conditions through to different mechanisms.

Key words: Atriplex halimus L.; Heavy metals; Phytoremediation; Lead; Chromium "Cr(III) and Cr(VI)"; Accumulation; Translocation; Tolerance.

IV

ا

الملخص

يوضح هذا العمل مدى تأثير المعدنين الثقيلين (الرصاص والكروم) وتراكيزهما في الوسط وعلى إمكانية نمو النبات Atriplex halimus L. ومدى قدرتها على الاحتمال و التجميع لهذين المعدنين. لقد أنجزت هذه الدراسة وفقاً لـجهاز تجريبي لفئة عشوائية، سار بظروف مثلى، بحيث درسنا أثر ثلاثة تراكيز (١٠٠٠ و٤٠٠٠ و ٨٠٠٠ ج.م.م) لمعدن الرصاص و (٢٥٠ و٥٠٠ و ٧٥٠ ج.م.م) لمعدن الكروم(III) و(٥٠ و١٠٠ و ١٥٠ ج.م.م) لمعدن الكروم (VI)، في أربعة مناشئ (خروبة وبني صاف وسيق ووادي رهيو) على بعض المعايير البيولوجية والفسيولوجية والبيوكيميائية لهذا النوع النباتي. درسنا آثار إجهاد المعادن الثقيلة على نشاط كل من اليخضور، السكريات القابلة للذوبان، البرولين والبوليفينول (مجموع الفينول، مركبات الفلافونويد والعفص). أظهرت النتائج وجود تراكم كبير من السكريات القابلة للذوبان و البرولين والبوليفينول في مختلف أعضاء نبات Atriplex halimus. غير أن المحتوى النسبي للماء في الأنسجة الورقية للنباتات شهدت انخفاضا ملحوظا في وجود المعادن الثقيلة. وفيما يتعلق باليخضور (أ) و(ب) و(أ+ب)، سجلنا انخفاض كمياته تحت تأثير تراكيز كل من الرصاص والكروم(III) والكروم(VI). كما تم تسجيل أن الاضطرابات المعدنية تتسبب في نقص معتبر في كل من مردود المادة العضوية وفي النمو (المقدر بإستطالة السيقان). في حين أنه لم يتم تسجيل أي تأثير على بقاء النبات Atriplex halimus على قيد الحياة وعلى طول الجذور وعدد الأوراق وكذلك على مردود المادة الجافة و المعدنية. الجزء الأخير من عملنا خُصــص لدراسة تموضع المعادن في أنسجة Atriplex halimus عن طريق المجهر الإلكتروني الماسح . ولقد قمنا بتحديد مجموعة من المعادن أهمها الرصاص والكروم، أين سجلنا أقل تركيز على مستوى السيقان. لاحظنا أيضا أن هذا النوع له قدرة الامتصاص على مستوى الجذور، وانتقال ضعيف نحو الجزء الهوائي، حيث يفترض نشوء آلية للامتصاص وللانتقال و لإزالة السموم، بالتخزين أو بتفاعلات بيوكيميائية خاصة بنبات Atriplex halimus، كما أظهرت النتائج أن هذا النوع من النبات هو أشد تحمل للكروم(III) وللكروم(VI) منه إلى للرصاص. وقد تبين أن المنشأ له تأثير على تحمل هذه المعادن. فبمقارنة النتائج المتحصل عليها يظهر أن المعالم المقاسة متأثرة ببعضها البعض، ومن جراء هذا تنشأ مفاهيم عامة حول كيفية استجابةAtriplex halimus بطرق متعددة عند ظروف مختلفة.

الكلمات المفتاحية : Atriplex halimus L. (القطف); المعادن الثقيلة ; النباتات المعالجة للأراضي الملوثة ; الرصاص ; الكروم "الكروم(III) والكروم(VI)" ; تجميع; إنتقال ;التحمل.

V