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Phytoremédiation
Une « technologie verte » pour la
dépollution
Antoine Gravot
Cours M1 Biotechnologies Végétales Septembre 2007
 Problème technologique : Mise au point de
méthodes de dépollution efficaces et
économiquement viables
 Problématique scientifique : Comportement
des végétaux confrontés à des composés
toxiques
Mise en perspective: exemples de
techniques de remédiation des sols
 Excavation et traitement hors site (400 000t)
 Incinération
 Enfouissement
 Hydrocarbures : Traitement biologique en centre collectif
 Excavation et traitement sur site (400 000t)
 Hydrocarbures volatils : désorption thermique
 Hydrocarbures et métaux : Lavage, Biotertres
 Traitement in-situ sans excavation (450 000t)
 Confinement
 Bioaugmentation, Ventilation forcée
 Phytoremédiation
Volumes traités en France (source :
ADEME http://www2.ademe.fr)
Problème :
Sols pollués
Eaux polluées
Excavation
+
désorption
thermique
Problème :
Sols pollués
Eaux polluées
Excavation
+
désorption
thermique
Phytoremédiation
Coût / Efficacité
En general 10 fois
moins cher
Valeur ajoutée
paysagère
Définition
 Phytoremédiation = Utilisation de végétaux et
de leurs microorganismes associés pour la
dépollution de l’environnement
Dégradation et séquestration des
polluants organiques et
inorganiques
Aspects historiques
 Phytoremédiation de l’eau :
 Construction de zones humides artificielles épuratoires
 1901 : 275 ha de zones humides construites à San Antonio
(Texas)
 1950 études plus approfondies
 1960 : lagunes à hauts rendements
 Phytoremediation des sols
 Ecole Russe du début du siècle  métaux lourds
 1980-1990 : vaste programme de phytorecultivation sur > 1
millions d’ha
 École américaine
Aspects historiques
 Années 90
 Quelques pionniers dont Ilya Raskin développent le
concept de phytoextraction
 1994 : premier brevet (Phytotech Inc)
 Procédé d’extraction des ions métalliques du sol basé sur
la croissance de plantes cultivées de la famille des
Brassicacées sur des sols contaminés par des métaux.
 Absorption racinaire
 Exportation foliaire  récolte
10 ans de R&D après…
 2000 : Premier guide de la phytoremédiation
publié par l’agence nationale de l’environnement
des USA
 Programme COST 837 en Europe
Champs d’application
 Préventif :
 Végétalisation de décharges
 Traitement des effluents industriels et de stations
d’épuration
 Zones tampons
 Curatif
 Accidents industriels
 Friches industrielles
 Activités minières
 Pétrochimie et Agrochimie
 Sols agricoles
 Site militaires
Végétalisation de décharges
Source : http://www.ecolotree.com
Stations d’épuration
 Traitement en aval : irrigation de zones
humides artificielles ou de taillis à rotation
courte par des effluents de station (suède)
http://www.fao.org/docrep/008/a0026f/a0026f11.htm
I. Dimitriou et P. Aronsson
Accidents industriels
Pollution accidentelle dans le
Wisconsin : hydrocarbures,
HAP et organochlorés
Source : http://www.ecolotree.com
Friches industrielles
Cokerie d’Homécourt (Lorraine, Arcelor)
Métaux
lourds
Hydrocarbures
aromatiques
polycycliques (HAP)
Aspects techniques essentiels
associés à la phytoremédiation
Typologie des techniques
 Polluants inorganiques et organiques
 Phytoextraction
 Phytovolatilisation
 Phytostabilisation
 Rhizofiltration
Phytoextraction
 Transfert des polluants vers
les parties aériennes:
 Niveau de bioaccumulation ?
 Niveau de translocation ?
 Récolte
 Confinement ou recyclage
Pilon-Smits 2005 Annu
Rev Plant Biol
Phytomining
Moutarde brune /
cadmium :
•Feuilles 1000
•Racines 6000
Phytovolatilisation
Pilon-Smits 2005 Annu
Rev Plant Biol
 Transfert des polluants
vers les parties
aériennes
 Volatilisation et dilution
dans l’atmosphère
Composés volatils :
•Hg, dérivés du Se
•TCE
Phytostabilisation
 Prévention :
 Infiltrations
 Flux horizontaux
 Érosion
 Conversion en formes
moins biodisponibles
 Précipitation
 Adsorption racinaire
Pb2+ et Cr3+ Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol
Rhizofiltration
 Extraction des polluants en milieu aqueux
Effluents
industriels
Pilon-Smits 2005 Annu
Rev Plant Biol
Filtration de l’arsenic par des fougères
Elles et al. 2005 Water Research
Coût : adapté pour des faibles
volumes fortement contaminés
Construction de zones humides
artificielles filtrantes
 Se
 Nitrate, phosphate, herbicides
http://www.rpdc.tas.gov.au/soer/image/280/index.php
Site de la TEMCO
Typologie des techniques
 Dégradation des polluants organiques
 Phytodégradation
 Rhizostimulation ou Phytostimulation
Dégradation des composés organiques
 Phytodégradation
 Dégradation des composés par le métabolisme de
la plante
 Phytostimulation
 Stimulation de la flore du sol capable de dégrader
les composés organiques
Composés très hydrophobes :
• PCBs (Polychlorinated Biphényls)
•HAP (Hydrocarbures aromatiques polycycliques)
Composés moyennement hydrophobes:
• TNT et TCE
Plante = végétal + microorganismes
associés
 10-20% des photosynthétats  exsudats racinaires
 Densité microbienne augmentée de plusieurs ordres
de grandeur à 1mm
Inoculation
Des mécanismes additifs…
Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol
Éventuellement en
association avec
de la remédiation
classique
Choix des espèces utilisées en
phytoremédiation
Critères :
Adaptation au milieu
Biomasse et vitesse de croissance
Tolérance aux polluants
Capacités d’accumulation ou de dégradation des polluants
Espèces classiques en zones humides
Spartine
Lentille
d’eau
Jacinthe
d’eau
Espèces classiques pour la dépollution des
sols ou des eaux souterraines
Peuplier Brassica juncea : la
moutarde brune
Les plantes hyperaccumulatrices
Alyssum bertolonii
> 1 % Nickel
Les plantes hyperaccumulatrices
Thlaspi caerulescens
Arabidopsis halleri
> 1 % Zn et
0.1% Cd
Astragalus bisulcatus
> 1 % Selenium
Facteurs physiologiques généralement
responsables de l’hyperaccumulation
 Séquestration chimique
 Glutathion, phytochélatines, histidine
 Séquestration subcellulaire
 Compartimentation vacuolaire
 Compartimentation tissulaire
 Translocation racines / feuilles
 Accumulation dans les trichomes
 Tolérance au stress oxydatif
 « Insensibilité biochimique » aux métaux lourds
 Cysteinyl-tRNA synthétase d’Astragalus bisulcatus
PhytoremediationM120072008.ppt
Phytoextraction continue
Phase de prélèvement
de métaux
Phase de croissance Récolte
D’après Salt, Smith et
Raskin 1998 Annu. Rev.
Plant Physiol. Plant Mol.
Biol. 49:643–68
Implique des
espèces :
Tolérantes
Accumulatrices
Phytoextraction induite
Ajout des
chélatants
Phase de
prélèvement de
métaux
Phase de
croissance
Récolte
D’après Salt, Smith et Raskin
1998 Annu. Rev. Plant Physiol.
Plant Mol. Biol. 49:643–68
Un exemple de chélatant : l’EDTA
Attention à la
percolation !!
Compromis biomasse / accumulation
Biomasse X Teneur Rendement d’extraction
Thlaspi+
EDTA
Moutarde +
EDTA
10 t / ha 500 mg / kg 5 kg / ha
25 000 mg / kg
5 t / ha 125 kg / ha
Sol contaminé
en Zn + Cd
Conclusions différentes en fonction du
couple espèce / pollution et des contraintes
agronomiques
Principaux polluants
concernés
Polluants inorganiques
Polluants organiques
Polluants inorganiques
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 Métaux lourds et ETM
 Radionucléides
Pollutions par des macroéléments
Pollutions inorganiques
 Métaux lourds et éléments traces métalliques
(ETM)
Comment définir les métaux lourds ?
Masse volumique > 5 g / cm-3
« Métaux lourds » au sens large
« Éléments traces »
automobiles
Traitement de surfaces
Traitement du bois
Engrais
Batteries
Source naturelle +
irriguation
Tanneries
Orpaillage
Amont de Troyes Aval de Troyes
Analyse de métaux lourds dans les sédiments
associés à la seine en amont et en aval de Troyes
Pb
Plomb
 Polluant métallique le plus courant
 Ex: site de Metaleurop à Noyelles Godault :
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 Faiblement biodisponible  utilisation
nécessaire de chélatants
PhytoremediationM120072008.ppt
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 Translocation vers les parties aériennes
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Ma et al. Nature (2001) 409: 579
Concentrations en arsenic dans les tissus de Pteris
vittata cultivées sur un sol contenant 97 ppm d’arsenic
Nickel :
Rôle de l’histidine
dans
l’hypertolérance
Krämer et al. (1996) Nature 379, 635 - 638
Radionucléides
 238U, 137Cs, 90Sr..
Essais de rhizofiltration de
137Cs et 90Sr à Tchernobyl
Cooney, C.M., 1996, Sunflowers Remove
Radionuclides from Water in Ongoing
Phytoremediation Field Tests, Environmental
Science and Technology, 30 (5), pp.194A.
Composés organiques
 Hydrocarbures dont HAP
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 Solvants : TCE
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 PCB (pyralènes), PCDD (dioxines), PCDF (furanes)
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Gordon et al. 1996 Environmental Health
Perspectives. 106: 1001-1004.
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ATP
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Adressage membranaire d’AtHMA4
Verret et al. FEBS 2004
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Verret et al. FEBS 2004
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Verret et al. FEBS 2004
Translocation des métaux chez le
surexpresseur d’HMA4
Verret el al. 2004 FEBS
Stimulation de la séquestration
vacuolaire de métaux lourds
Expression du transporteur YCF1 de la
levure chez Arabidopsis thaliana
Identification d’un facteur de tolérance au
cadmium chez la levure: YCF1
Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
Confirmation de l’adressage vacuolaire de
YCF1 exprimé chez Arabidopsis
Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
Amélioration de la tolérance et de
l’accumulation chez les surexpresseurs
Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
Phytovolatilisation du mercure par
une plante exprimant un gène
bactérien
MerA (mercurate réductase)
Problématique
 Sources:
 Feux de forêt, activité volcanique
 Combustion du charbon, orpaillage, industries
diverses
 Le Hg(II) n’est pas volatil
 La conversion du Hg(II) en Hg(0) est réalisée
par une enzyme bactérienne
 Rendement trop faibles pour une application
Expression de merA dans une
plante
Liriodendron tulipifera (Magnoliaceae)
Criblage des cals exprimant MerA
Rugh et al. 1998
Nature
Criblage des cals résistant au Hg(II)
Rugh et al. 1998
Nature
Biotechnology
Phénotype du transformant :
volatilisation du Hg(0)
Rugh et al. 1998
Nature
Mercure
 Problème : conversion en méthylmercure
 Phytoremédiation
 Approche transgénique :
 déméthylation du mercure (gène merB)
 Réduction du Hg(II) en Hg(0) (gène merA) 
volatilisation
Quelques exemples pour les composés
organiques
 Favoriser la phytodégradation
 Expression de gènes de mammifères (P450 
TCE) ou de bactéries (TNT)
 Favoriser la rhizostimulation
 Endosymbiose avec une souche bacterienne
transformée
Phytodégradation du TNT par une
plante exprimant une
nitroréductase bactérienne
Hannink et al. 2001 Nature Biotech
Problématique
 Les plantes sont capables de dégrader le
TNT mais avec une efficacité faible
 croissance fortement réduite
 La nitroréductase de Enterobacter cloacae
est efficace pour la dégradation du TNT
Expression de la NR dans le
tabac
Phénotype des transformants
TNT 0.05 mM TNT 0.1 mM
témoin
Hannink et al. 2001
Nature Biotech
TNT résiduel dans les tissus
Hannink et al. 2001
Nature Biotech
Explosifs
RDX TNT
Effet de la surexpression chez une plante d’un
cytochrome P450 bactérien capable de dégrader le RDX
Conclusions
 Pour les métaux lourds : recherche de facteurs
génétiques le plus souvent d’origine végétale
 Pour le catabolisme des composés organiques :
gènes d’origines plus diverses
 Connaissances émergentes sur les mécanismes
moléculaires susceptibles d’être manipulés par
génie génétique pour améliorer les génotypes
 De très gros efforts de recherche qui commencent à
déboucher sur des applications intéressantes
Aspects économiques et
industriels
Aspects financiers
 Aspects financiers de l’aide à la décision
 Prédiagnostic: 2300 euros
 Diagnostic : 30 000 euros
 Étude de faisabilité : 75 000 euros
Source : ADEME
Entreprises de phytoremédiation
 France
 Phytorestaure
 USA
 Ecolotree
 Treemediation
 Edenspace System Corporation  arsenic
 Phytokinetics  architecture racinaire
 Applied Phytogenetics  transgenèse et
remédiation du méthylmercure

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  • 1. Phytoremédiation Une « technologie verte » pour la dépollution Antoine Gravot Cours M1 Biotechnologies Végétales Septembre 2007
  • 2.  Problème technologique : Mise au point de méthodes de dépollution efficaces et économiquement viables  Problématique scientifique : Comportement des végétaux confrontés à des composés toxiques
  • 3. Mise en perspective: exemples de techniques de remédiation des sols  Excavation et traitement hors site (400 000t)  Incinération  Enfouissement  Hydrocarbures : Traitement biologique en centre collectif  Excavation et traitement sur site (400 000t)  Hydrocarbures volatils : désorption thermique  Hydrocarbures et métaux : Lavage, Biotertres  Traitement in-situ sans excavation (450 000t)  Confinement  Bioaugmentation, Ventilation forcée  Phytoremédiation Volumes traités en France (source : ADEME http://www2.ademe.fr)
  • 4. Problème : Sols pollués Eaux polluées Excavation + désorption thermique
  • 5. Problème : Sols pollués Eaux polluées Excavation + désorption thermique Phytoremédiation Coût / Efficacité En general 10 fois moins cher Valeur ajoutée paysagère
  • 6. Définition  Phytoremédiation = Utilisation de végétaux et de leurs microorganismes associés pour la dépollution de l’environnement Dégradation et séquestration des polluants organiques et inorganiques
  • 7. Aspects historiques  Phytoremédiation de l’eau :  Construction de zones humides artificielles épuratoires  1901 : 275 ha de zones humides construites à San Antonio (Texas)  1950 études plus approfondies  1960 : lagunes à hauts rendements  Phytoremediation des sols  Ecole Russe du début du siècle  métaux lourds  1980-1990 : vaste programme de phytorecultivation sur > 1 millions d’ha  École américaine
  • 8. Aspects historiques  Années 90  Quelques pionniers dont Ilya Raskin développent le concept de phytoextraction  1994 : premier brevet (Phytotech Inc)  Procédé d’extraction des ions métalliques du sol basé sur la croissance de plantes cultivées de la famille des Brassicacées sur des sols contaminés par des métaux.  Absorption racinaire  Exportation foliaire  récolte
  • 9. 10 ans de R&D après…  2000 : Premier guide de la phytoremédiation publié par l’agence nationale de l’environnement des USA  Programme COST 837 en Europe
  • 10. Champs d’application  Préventif :  Végétalisation de décharges  Traitement des effluents industriels et de stations d’épuration  Zones tampons  Curatif  Accidents industriels  Friches industrielles  Activités minières  Pétrochimie et Agrochimie  Sols agricoles  Site militaires
  • 11. Végétalisation de décharges Source : http://www.ecolotree.com
  • 12. Stations d’épuration  Traitement en aval : irrigation de zones humides artificielles ou de taillis à rotation courte par des effluents de station (suède) http://www.fao.org/docrep/008/a0026f/a0026f11.htm I. Dimitriou et P. Aronsson
  • 13. Accidents industriels Pollution accidentelle dans le Wisconsin : hydrocarbures, HAP et organochlorés Source : http://www.ecolotree.com
  • 14. Friches industrielles Cokerie d’Homécourt (Lorraine, Arcelor) Métaux lourds Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)
  • 15. Aspects techniques essentiels associés à la phytoremédiation
  • 16. Typologie des techniques  Polluants inorganiques et organiques  Phytoextraction  Phytovolatilisation  Phytostabilisation  Rhizofiltration
  • 17. Phytoextraction  Transfert des polluants vers les parties aériennes:  Niveau de bioaccumulation ?  Niveau de translocation ?  Récolte  Confinement ou recyclage Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol Phytomining Moutarde brune / cadmium : •Feuilles 1000 •Racines 6000
  • 18. Phytovolatilisation Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol  Transfert des polluants vers les parties aériennes  Volatilisation et dilution dans l’atmosphère Composés volatils : •Hg, dérivés du Se •TCE
  • 19. Phytostabilisation  Prévention :  Infiltrations  Flux horizontaux  Érosion  Conversion en formes moins biodisponibles  Précipitation  Adsorption racinaire Pb2+ et Cr3+ Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol
  • 20. Rhizofiltration  Extraction des polluants en milieu aqueux Effluents industriels Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol
  • 21. Filtration de l’arsenic par des fougères Elles et al. 2005 Water Research Coût : adapté pour des faibles volumes fortement contaminés
  • 22. Construction de zones humides artificielles filtrantes  Se  Nitrate, phosphate, herbicides http://www.rpdc.tas.gov.au/soer/image/280/index.php Site de la TEMCO
  • 23. Typologie des techniques  Dégradation des polluants organiques  Phytodégradation  Rhizostimulation ou Phytostimulation
  • 24. Dégradation des composés organiques  Phytodégradation  Dégradation des composés par le métabolisme de la plante  Phytostimulation  Stimulation de la flore du sol capable de dégrader les composés organiques Composés très hydrophobes : • PCBs (Polychlorinated Biphényls) •HAP (Hydrocarbures aromatiques polycycliques) Composés moyennement hydrophobes: • TNT et TCE
  • 25. Plante = végétal + microorganismes associés  10-20% des photosynthétats  exsudats racinaires  Densité microbienne augmentée de plusieurs ordres de grandeur à 1mm Inoculation
  • 26. Des mécanismes additifs… Pilon-Smits 2005 Annu Rev Plant Biol Éventuellement en association avec de la remédiation classique
  • 27. Choix des espèces utilisées en phytoremédiation Critères : Adaptation au milieu Biomasse et vitesse de croissance Tolérance aux polluants Capacités d’accumulation ou de dégradation des polluants
  • 28. Espèces classiques en zones humides Spartine Lentille d’eau Jacinthe d’eau
  • 29. Espèces classiques pour la dépollution des sols ou des eaux souterraines Peuplier Brassica juncea : la moutarde brune
  • 30. Les plantes hyperaccumulatrices Alyssum bertolonii > 1 % Nickel
  • 31. Les plantes hyperaccumulatrices Thlaspi caerulescens Arabidopsis halleri > 1 % Zn et 0.1% Cd Astragalus bisulcatus > 1 % Selenium
  • 32. Facteurs physiologiques généralement responsables de l’hyperaccumulation  Séquestration chimique  Glutathion, phytochélatines, histidine  Séquestration subcellulaire  Compartimentation vacuolaire  Compartimentation tissulaire  Translocation racines / feuilles  Accumulation dans les trichomes  Tolérance au stress oxydatif  « Insensibilité biochimique » aux métaux lourds  Cysteinyl-tRNA synthétase d’Astragalus bisulcatus
  • 34. Phytoextraction continue Phase de prélèvement de métaux Phase de croissance Récolte D’après Salt, Smith et Raskin 1998 Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49:643–68 Implique des espèces : Tolérantes Accumulatrices
  • 35. Phytoextraction induite Ajout des chélatants Phase de prélèvement de métaux Phase de croissance Récolte D’après Salt, Smith et Raskin 1998 Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49:643–68
  • 36. Un exemple de chélatant : l’EDTA Attention à la percolation !!
  • 37. Compromis biomasse / accumulation Biomasse X Teneur Rendement d’extraction Thlaspi+ EDTA Moutarde + EDTA 10 t / ha 500 mg / kg 5 kg / ha 25 000 mg / kg 5 t / ha 125 kg / ha Sol contaminé en Zn + Cd Conclusions différentes en fonction du couple espèce / pollution et des contraintes agronomiques
  • 39. Polluants inorganiques  Macroéléments  Métaux lourds et ETM  Radionucléides
  • 40. Pollutions par des macroéléments
  • 41. Pollutions inorganiques  Métaux lourds et éléments traces métalliques (ETM)
  • 42. Comment définir les métaux lourds ? Masse volumique > 5 g / cm-3
  • 43. « Métaux lourds » au sens large « Éléments traces » automobiles Traitement de surfaces Traitement du bois Engrais Batteries Source naturelle + irriguation Tanneries Orpaillage
  • 44. Amont de Troyes Aval de Troyes Analyse de métaux lourds dans les sédiments associés à la seine en amont et en aval de Troyes Pb
  • 45. Plomb  Polluant métallique le plus courant  Ex: site de Metaleurop à Noyelles Godault : 500 ppm sur 500 ha  Faiblement biodisponible  utilisation nécessaire de chélatants
  • 47. Arsenic  Sources :  Ancien fongicide (vert de Paris)  Traitement du bois : Chrome Cuivre Arsenic  Phytoremédiation : Pteris vittata  Mécanismes de tolérance :  Réduction de l’arsenate en arsenite  Translocation vers les parties aériennes  Stockage vacuolaire
  • 48. Ma et al. Nature (2001) 409: 579 Concentrations en arsenic dans les tissus de Pteris vittata cultivées sur un sol contenant 97 ppm d’arsenic
  • 49. Nickel : Rôle de l’histidine dans l’hypertolérance Krämer et al. (1996) Nature 379, 635 - 638
  • 50. Radionucléides  238U, 137Cs, 90Sr.. Essais de rhizofiltration de 137Cs et 90Sr à Tchernobyl Cooney, C.M., 1996, Sunflowers Remove Radionuclides from Water in Ongoing Phytoremediation Field Tests, Environmental Science and Technology, 30 (5), pp.194A.
  • 51. Composés organiques  Hydrocarbures dont HAP  Organochlorés  Solvants : TCE  Insecticides : DDT  PCB (pyralènes), PCDD (dioxines), PCDF (furanes)  Explosifs  TNT, RDX  Herbicides  Atrazine
  • 52. Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) Log Kow Cœfficient de partage octanol/eau
  • 53. Cellule 8 non- plantée Phytodégradation du TCE par des peupliers Gordon et al. 1996 Environmental Health Perspectives. 106: 1001-1004.
  • 55. Augmentation de la tolérance au cadmium Surexpression de la -ECS chez Brassica juncea
  • 56. Problématique  Si synthèse de phytochélatines, la - ECS est limitante pour la synthèse de glutathion Surexpression de la -ECS chez Brassica juncea
  • 57. Phénotype des transformants Zhu et al. 1999 Plant Physiology
  • 58. Augmentation de la translocation de Cd vers les parties aériennes Caractérisation fonctionnelle et surexpression d’une P-ATPase chez Arabidopsis ATP ADP P ATP ADP P
  • 59. Cd2+ biodisponible Canaux et transporteurs calciques Transporteurs de Fe Problème : translocation<50% Cd chélaté, séquestré
  • 60. Identification de transporteurs potentiellement intéressants pour la phytoremédiation Arbre phylogénétique des P-ATPases d’Arabidopsis thaliana
  • 61. Adressage membranaire d’AtHMA4 Verret et al. FEBS 2004 Témoin GFP soluble HMA4::GFP
  • 63. Phénotype du surexpresseur d’HMA4 Col-0 HMA4ox Cd 40µM Verret et al. FEBS 2004
  • 64. Translocation des métaux chez le surexpresseur d’HMA4 Verret el al. 2004 FEBS
  • 65. Stimulation de la séquestration vacuolaire de métaux lourds Expression du transporteur YCF1 de la levure chez Arabidopsis thaliana
  • 66. Identification d’un facteur de tolérance au cadmium chez la levure: YCF1 Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
  • 67. Confirmation de l’adressage vacuolaire de YCF1 exprimé chez Arabidopsis Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
  • 68. Amélioration de la tolérance et de l’accumulation chez les surexpresseurs Song et al. (2003) Nature Biotechnology 21 (8): 914-919
  • 69. Phytovolatilisation du mercure par une plante exprimant un gène bactérien MerA (mercurate réductase)
  • 70. Problématique  Sources:  Feux de forêt, activité volcanique  Combustion du charbon, orpaillage, industries diverses  Le Hg(II) n’est pas volatil  La conversion du Hg(II) en Hg(0) est réalisée par une enzyme bactérienne  Rendement trop faibles pour une application Expression de merA dans une plante
  • 72. Criblage des cals exprimant MerA Rugh et al. 1998 Nature
  • 73. Criblage des cals résistant au Hg(II) Rugh et al. 1998 Nature Biotechnology
  • 74. Phénotype du transformant : volatilisation du Hg(0) Rugh et al. 1998 Nature
  • 75. Mercure  Problème : conversion en méthylmercure  Phytoremédiation  Approche transgénique :  déméthylation du mercure (gène merB)  Réduction du Hg(II) en Hg(0) (gène merA)  volatilisation
  • 76. Quelques exemples pour les composés organiques  Favoriser la phytodégradation  Expression de gènes de mammifères (P450  TCE) ou de bactéries (TNT)  Favoriser la rhizostimulation  Endosymbiose avec une souche bacterienne transformée
  • 77. Phytodégradation du TNT par une plante exprimant une nitroréductase bactérienne Hannink et al. 2001 Nature Biotech
  • 78. Problématique  Les plantes sont capables de dégrader le TNT mais avec une efficacité faible  croissance fortement réduite  La nitroréductase de Enterobacter cloacae est efficace pour la dégradation du TNT Expression de la NR dans le tabac
  • 79. Phénotype des transformants TNT 0.05 mM TNT 0.1 mM témoin Hannink et al. 2001 Nature Biotech
  • 80. TNT résiduel dans les tissus Hannink et al. 2001 Nature Biotech
  • 82. Effet de la surexpression chez une plante d’un cytochrome P450 bactérien capable de dégrader le RDX
  • 83. Conclusions  Pour les métaux lourds : recherche de facteurs génétiques le plus souvent d’origine végétale  Pour le catabolisme des composés organiques : gènes d’origines plus diverses  Connaissances émergentes sur les mécanismes moléculaires susceptibles d’être manipulés par génie génétique pour améliorer les génotypes  De très gros efforts de recherche qui commencent à déboucher sur des applications intéressantes
  • 85. Aspects financiers  Aspects financiers de l’aide à la décision  Prédiagnostic: 2300 euros  Diagnostic : 30 000 euros  Étude de faisabilité : 75 000 euros Source : ADEME
  • 86. Entreprises de phytoremédiation  France  Phytorestaure  USA  Ecolotree  Treemediation  Edenspace System Corporation  arsenic  Phytokinetics  architecture racinaire  Applied Phytogenetics  transgenèse et remédiation du méthylmercure