Les enzymes du sol : étude de leurs potentialités bioindicatrices de contaminations par des métaux et des polluants organiques

Soil enzymes : study of their potentialities as bioindicators of contaminations by metals and organic pollutants

• Auteur / Autrice : Carine Floch
• Direction : Sévastianos Roussos, Stéven Criquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de populations et écologie. Biosciences de l'environnement
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Pollution

Sols -- Teneur en pesticides

Sols -- Teneur en métaux lourds

Sols -- Qualité

Sols -- Microbiologie

Enzymes

Indicateurs biologiques

Résumé

L’objectif principal de ce travail de recherche a été de déterminer le potentiel bioindicateur de certaines activités enzymatiques pour caractériser le fonctionnement et la qualité des sols dans un contexte de pollutions métalliques et organiques (i. E. Pesticides et modes de gestion agricoles conventionnel, organique ou biologique et intégré). Dans un premier temps, l’activité des phénoloxydases a fait l’objet d’une mise au point méthodologique permettant sa quantification dans les sols, et d’une étude plus approfondie sur sa sensibilité vis-à-vis de certains métaux. Par la suite, différentes approches ont été appréhendées au travers d’incubations en conditions contrôlées de laboratoire et d’observations de terrain, réalisées à des échelles spatiales allant de la parcelle au paysage. Les enzymes étudiées sont impliquées dans le fonctionnement des principaux cycles biogéochimiques du C (cellulase, hydrolase de la fluorescéine diacétate, β-galactosidase, β-glucosidase et phénoloxydase), N (arylamidase), P (phosphomonoestérases acide et basique, phosphodiestérase et phosphotriestérase) et S (arylsulfatase). Les résultats ont clairement démontré la variabilité des patrons de réponses des activités enzymatiques, notamment en fonction du type de contamination et des caractéristiques physico-chimiques des sols. Ceci souligne la difficulté de sélectionner des bioindicateurs enzymatiques universels de qualité des sols applicables à une large gamme de perturbations. Toutefois, certaines enzymes, telles que les arylamidases et les phénoloxydases, se sont révélées à plusieurs reprises être des indicateurs particulièrement sensibles aux perturbations appliquées aux différents sols de cette étude. Une suite intéressante à ce travail serait donc d’intégrer l’étude de ces bioindicateurs potentiels à des réseaux de mesure de la qualité des sols. Enfin, d’autres paramètres microbiens ont également été étudiés, il s’agit de la diversité fonctionnelle des communautés bactériennes (Biolog® Eco) et des densités bactériennes et fongiques, mais ceux-ci se sont révélés être des bioindicateurs moins pertinents de la qualité des sols que les activités enzymatiques.

The main objective of this research was to determine the potential bioindicator of certain enzymatic activities to characterize the functioning and quality of soil in the context of metal and organic pollutions (i. E. Pesticides and conventional, organic or biological, and integrated management strategies). In a first step, a methodology for the quantification in soils of phenol oxidase activities has been developed, and further study on its sensitivity towards certain metals has been performed. Thereafter, different approaches have been apprehended through incubation under controlled laboratory conditions and field observations, made at scales ranging from plot to landscape. The enzymes studied are involved in the functioning of the major biogeochemical cycles of C (cellulase, fluorescein diacetate hydrolase, β-galactosidase, β-glucosidase and phenol oxidase), N (arylamidase), P (acid and alkaline phosphomonoesterases, phosphodiesterase and phosphotriesterase) and S (arylsulfatase). The results have clearly demonstrated the variability of response patterns of enzyme activities, with the type of contamination and physical and chemical characteristics of soils. This underlines the difficulty for selecting universal enzymatic bioindicators of soil quality for a wide range of perturbations. However, some enzymes, such as arylamidases and phenol oxidases, proved repeatedly to be indicators especially sensitive to disturbance applied to the different soils of this study. An interesting continuation of this work would be to integrate such kind of study of these potential bioindicators in networks of soil quality measurement. Finally, other microbial parameters were also studied, the functional diversity of bacterial communities (Biolog® Eco) and bacterial and fungal densities, but they have proved to be less relevant as soil quality indicators with regards to enzyme activities.