Filtration biologique pour la réduction des éléments traces dans la biomasse des arbres – BIOFILTREE

De nombreux sites français et canadiens sont fortement contaminés par les éléments trace métalliques (ETM) issus d’activités domestiques, agricoles et industrielles, générant des risques environnementaux et sanitaires. La phytoremédiation est une technique verte alternative aux autres technologies de dépollution, et est généralement moins coûteuse, mais efficace et permet une revégétalisation des sites. Ce projet se propose de démontrer l’utilité et la faisabilité de la bioremédiation dans le contrôle du flux des ETM dans les parties aériennes de plantes ligneuses. Une réalisation originale d’une stratégie de bioremédiation consistant en la co-culture de différentes espèces ligneuses (aulnes-peupliers) associées à des microorganismes rhizosphériques symbiotiques. Cette stratégie a pour but d’exploiter les interactions complexes aboutissant aux bénéfices réciproques pour les organismes hôtes, où la rhizosphère procure une niche écologique et des nutriments pour les populations microbiennes et où les microorganismes favorisent la nutrition minérale des plantes. Les microorganismes rhizosphériques peuvent en effet jouer un rôle dans la phytoremédiation de sols pollués par les ETM. La présence d’un cortège mycorhizien au niveau des racines peut être primordiale pour la nutrition minérale de la plante. Par différents mécanismes (séquestration intracellulaire, complexation extracellualire ou adsorption au niveau des parois), ces champignons mycorhiziens joueraient ainsi un rôle de filtre biologique au niveau des racines, en réduisant le transfert des ETM vers la plante et en améliorant la tolérance de la plante hôte. De plus, des bactéries fixatrices d’azote (Frankia) sont aussi d’excellents candidats pour des programmes de phytostabilisation dans la mesure où elles permettraient la séquestration d’ETM au niveau des racines nodulées. Les associations tripartite Frankia-champignons mycorhiziens-aulnes peuvent améliorer la croissance, la fixation d’azote atmosphérique et l’acquisition minérale des plantes hôtes, mais aussi celles d’espèces ligneuses voisines (peuplier). Le rendement limité de biomasse dans des cultures à courtes rotations est ici négligeable via l’accès à des éléments (N, P) généralement non directement assimilables (matière organique, N2) par les plantes.

Les principaux objectifs de ce projet sont :
- la réalisation originale in situ d’essais de phytostabilisation à grande échelle, basée sur des co-cultures de peuplier et d’aulne en mode taillis à courte rotation.
- L’utilisation de symbiotes microbiens afin de réduire la teneur des ETM dans les parties aériennes des arbres. En parallèle aux mesures du transfert des ETM chez la plante, les mécanismes de séquestration des ETM par les symbiotes seront étudiés au niveaux physiologique et moléculaire.
- L’utilisation de la biomasse produite dans un but de valorisation énergétique (combustion ou gaséification). Enfin une étude complète et intégrée de la faisabilité technologique et économique de la stratégie de phytostabilisation proposée sera réalisée.

Ce projet se caractérise par la coopération d’acteurs, d’industriels et de chercheurs des domaines de la forêt et de la microbiologie impliqués dans le domaine de la phytostabilisation avec valorisation de la biomasse. Ce processus intégré de phytostabilisation (de l’analyse de la pollution des sites jusqu’à la récolte de biomasse et l’étude techno-économique du processus en lui-même) permettra de fournir des recommandations techniques et économiques à de futurs acteurs de la phytoremédiation.

Cette collaboration bilatérale franco-canadienne permettra une mutualisation d’essais in situ de phytoremédiation, de ressources humaines, de matériels biologiques (souches), de techniques et méthodes. Il permettra également une plus grande efficacité et assurance dans l’interprétation des données et une acquisition élargie des connaissances scientifiques.