Phytodisponibilité des nanomatériaux et impact sur le prélèvement d'éléments traces métalliques

• Auteur / Autrice : Clément Layet
• Direction : Emmanuel Doelsch, Mélanie Auffan, Catherine Santaella
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 11/12/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Keller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mélanie Auffan, Camille Larue, Isabelle Déportes, Catherine Keller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Corinne Chanéac, Géraldine Sarret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Épuration

Écotoxicologie

Nanoparticules

Mots clés libres

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Résumé

Un nanomatériau (NM) est un objet dont au moins une dimension comprise entre environ 1 et 100 nm, ce qui lui confère une réactivité et des propriétés différentes du même matériau de plus grande taille. L’étendue des applications potentielles a amplifié la production de NMs au début des années 2000.Le sol constitue un compartiment privilégié d’accumulation des NMs au cours de leur cycle de vie.L’objectif de cette thèse a été de déterminer la phytodisponibilité des NMs, en fonction de propriétés intrinsèques aux NMs (chimie, taille, forme, charge de surface et enrobage), et de paramètres environnementaux (propriétés physico-chimiques des sols), ou du type de plantes cultivées (monocotylédones vs dicotylédones). Nous avons pour cela adapté un biotest initialement conçu pour déterminer la phytodisponibilité de métaux présents dans les sols : le RHIZOtest. Il présente l’avantage de normaliser la surface de contact entre l’appareil racinaire et le sol via une membrane, ce qui permet de récupérer un système racinaire exempt de particules de sol. Nous avons déterminé l’influence de la nature chimique, la taille, la forme et l’enrobage, en utilisant des NMs de CeO2, TiO2 et Ag0, et en incluant dans la gamme de concentrations étudiées, des doses proches des concentrations environnementales prédites par la modélisation. Nous avons également déterminer l'impact de la texture des sols sur la phytodisponibilité des nanomatériaux.L’utilisation du RHIZOtest nous a donc permis de cribler l’effet d’un grand nombre de facteurs environnementaux sur la phytodisponibilité des NMs à des concentrations proches de celles prédites dans les sols par la modélisation.

A nanomaterial (NM) is an object with at least one dimension between 1 and 100 nm. This gives specific properties, different compared to their micrometric counterparts. New industrial applications implied an increasing production since the 2000’s. Soil is one the main compartment where NMs are accumulating during their life cycle.This work aimed at studying the bioavailability for plants (phytoavailability) of NMs, depending on NMS properties (chemical nature, size, shape, surface coating), on environmental parameters (physicochemical properties of soils), and on plant species (monocotyledon vs dicotyledon).We adapted a biotest, initially used to assess the phytoavailability of metals: the RHIZOtest. This biotest is able to compare phytoavailability of different plants with the same contact area between soils and plants via a membrane, which allows an easier harvest of roots without soil particles.Using the RHIZOtest, we were able to determine the influence of the chemical nature, size, shape and coating of NMs, using CeO2, Ag0, and TiO2 NMs, with concentration exposure close to the one predicted by environmental modeling. We also demonstrated that soil texture had a significant impact on phytoavailablity of nanomaterials.The use of RHIZOtest allowed us to describe the effects of several environmental parameters at exposure concentration close to the ones predicted in soil. The RHIZOtest can be used as a tool to deign NNs for a controlled phytoavailability or for predicting the transfer in trophic chain as a function of the soil.