Sélection de souches fongiques performantes dans la biosorption de 3 éléments traces métalliques (Cd, Cu et Pb) et étude de leur spéciation minéralogique en microcosme de sol

Selection of efficient fungal strains for the biosorption of Cd, Cu, and Pb and study of their mineralogical speciation in soil microcosms

• Auteur / Autrice : Quentin Albert
• Direction : David Garon, Fabienne Baraud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 05/02/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Yves-François Pouchus
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Garon, Fabienne Baraud, Yves-François Pouchus, Alexandra Courtin-Nomade, Lydia Leleyter-Reinert, Catherine Rafin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves-François Pouchus, Alexandra Courtin-Nomade

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants inorganiques

Sols -- Teneur en métaux lourds

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Champignons

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Mots clés libres

Métal

Fungi

Metal

Bioaugmentation

Bioremediation

Biosorption

Résumé

Les contaminations des sols par les éléments traces métalliques constituent la deuxième contamination la plus importante au niveau mondial avec plus de 5 millions de sites contaminés répertoriés. Cette contamination est devenue globale et diffuse au sein des écosystèmes et présente des risques non négligeables pour l'environnement, l'économie agricole et la santé publique. Cd, Cu et Pb sont parmi les métaux les plus représentés et/ou les plus à risque de cette contamination. Les comportements difficilement prévisibles des métaux au sein de la matrice sol complexifient les stratégies de remédiation. Les méthodes biologiques représentent une alternative économique, écologique et efficace. Le potentiel des champignons est de plus en plus étudié dans ce domaine.Notre travail propose de mesurer la tolérance et les capacités de biosorption de 28 isolats fongiques issus de sols contaminés et de sélectionner les isolats les plus efficaces pour des essais en microcosmes de sols contaminés. Ainsi, 3 isolats ont été sélectionnés. Absidia cylindrospora tolère 1000 mg.L-1 de Cd en milieu gélosé et biosorbe plus de 50% de Cd et Pb en milieu liquide après 3 jours d'exposition. Coprinellus micaceus biosorbe 100% de Pb en milieu liquide. Enfin, Chaetomium atrobrunneum biosorbe plus de 50% de ces 3 métaux en milieu liquide, après 3 jours d'exposition.Les essais en microcosmes de sols révèlent que les capacités de colonisation de la matrice par l'isolat fongique sont essentielles afin d'avoir une influence significative sur la fraction potentiellement mobile des métaux. Ainsi, A. cylindrospora montre le meilleur potentiel des isolats testés en bioaugmentation. Au bout de 20 jours de traitement, cette espèce est capable de diminuer la fraction potentiellement disponible de Cd de 5% et de Cu de 7%. Des essais complémentaires semblent nécessaires afin d'améliorer le processus (traitement plus long avec un apport de biomasse fongique plus important) et de mieux comprendre les transferts d'ETM au sein du sol en présence de champignons.

Soil contaminations by trace metals are the second most frequent contamination in the world, counting more than 5 million polluted sites. This contamination represents a risk for the environment, the economy, the agriculture and the public health. Cd, Cu, and Pb are among the most frequent and/or toxic elements of this contamination. The hardly predictable behavior of trace metals in the soil matrix turn the remediation methods into a complex issue. Biological methods could be an economic, eco-friendly, and efficient alternative. The potential of the Fungi is more and more studied in this field.Our work aim is to evaluate the tolerance and the biosorption abilities of 28 fungi isolated from polluted soils, and to select the most efficient ones to perform microcosm's experiments of polluted soils. Thus, 3 fungal isolates have been selected. Absidia cylindrospora tolerates 1000 mg.L-1 in agar medium and biosorbs more than 50% of Cd and Pb after 3 days in liquid medium. Coprinellus micaceus biosorbs 100% of Pb in liquid medium. Finally, Chaetomium atrobrunneum biosorbs more than 50% of each metals after 3 days of exposure in liquid medium.The microcosm's experiments reveal that the colonization abilities of the isolates is crucial to enhance the influence of the fungal development on the potentially mobile metal fraction. Thus, A. cylindrospora shows the best potential among the tested isolates in bioaugmented microcosms in order to decrease the potentially mobile fraction of the metals. After 20 days, this isolate decrease the potentially mobile fraction of Cd and Cu respectively by 5 and 7%. Complementary experiments are needed to improve the process (longer experiment, higher fungal biomass) and to better understand the transfers of the metals in presence of fungal organisms.