Étude physiologique et moléculaire de la tolérance et l’accumulation du Pb chez une population métallicole et une population non métallicole d’Hirschfeldia incana (Brassicacée récoltée au Maroc) : Perspectives pour la phytoremédiation

Abstract

Le plomb (Pb) est l’un des métaux le plus utilisé par l’homme mais aussi l’un des plus toxiques. Depuis plusieurs siècles, sa teneur n'a cessé d'augmenter en raison des activités anthropiques provoquant plusieurs problèmes environnementales et sanitaires. Le Maroc présente plusieurs sites d’extraction du Pb qui sont des sources de contamination par ce métal. Sur le site d’Oued El Heimer, notre équipe a identifié plusieurs essences végétales tolérantes au Pb dont la brassicacée pseudométallophyte « Hirschfeldia incana ». L’objectif de ce travail est d’étudier et de comprendre les mécanismes homéostasique qui permettent a H. incana de s’adapter à de fortes concentrations en Pb ce qui permettra d’optimiser son utilisation pour le développement de procédés de phytoremédiation de ce métal. Pour cela, nous avons réalisé une étude comparative des réponses physiologiques et moléculaires entre une population métallicole (PM) et une population non métallicole (PNM) d’H. incana. Une analyse génétique a également été réalisée en vue d’apprécier l’effet du stress métallique sur la spéciation de cette espèce. La croissance, l'accumulation du Pb et plusieurs paramètres physiologiques ont été comparés entre la PM et la PNM d’H.incana cultivées en hydroponie à 0, 50 et 100 µM du Pb ou sur un sol pollué. Les résultats obtenus montrent une tolérance au Pb plus importante de la PM aussi bien en condition hydroponique que sur sol pollué. En hydroponie, les deux populations d’H. incana accumulent des concentrations élevées du Pb (>1 000mg/Kg de MS) dans leurs parties aériennes. L’accumulation du Pb est donc un caractère constitutif de cette espèce. Toutefois, la PNM accumule 2,5 fois plus que la PM. Chez la PM, le processus de photosynthèse est moins affecté par le Pb et la teneur en anthocyanes est significativement plus faible par rapport à la PNM. La modification des réponses physiologiques permettrait donc à la PM de mieux s’adapter aux fortes concentrations du Pb. Le niveau d'expression des gènes HiMRP14, HiGCN2 et HiHMA4 a été évalué et comparé entre la PM et la PNM au niveau des parties aériennes par QPCR. Les gènes HiMRP14, HiGCN2 et HiHMA4 présentent une surexpression en réponse au Pb aussi bien chez la PM et la PNM. Ces résultats montrent qu’il y’a une régulation et une éventuelle implication de ces gènes dans l’accumulation du Pb au niveau des parties aériennes. Cependant la PNM exprime deux fois plus les gènes HiMRP14 et HiGCN2 que la PM d’H. incana. Ceci peut expliquer les différences d’accumulation du Pb entre les deux populations et suggère ainsi une possible adaptation de la PM par une régulation de l’accumulation du Pb. Les gènes HiMT2, HiCCH, HiABC22 et HiGCN2 ont été choisis pour une étude génétique. L'analyse de séquences a montré une variation non significative au niveau intrapopulation. Tandis que la variation interpopulation est importante pour ces gènes. A ce niveau d’analyse, nous n’avons pas détecté d’effet de sélection sur les gènes chez les deux populations. Les différences d’adaptation au Pb observées pourraient être dues à une variation au niveau de la régulation des gènes étudiés. Nos résultats démontrent que la PM est plus adapté à tolérer et à accumuler le Pb et a donc un bon potentiel pour son utilisation dans des procédés de phytoremédiation des sites contaminés par le Pb.