Absorption et transport du nickel chez les hyperaccumulateurs

Nickel uptake and transport in the hyperaccumulator Noccaea Caerulescens

• Auteur / Autrice : Tenghaobo Deng
• Direction : Jean-Louis Morel, Rongliang Qiu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 24/05/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Zhongshan (Sun Yatsen) university (Canton, Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire sols et environnement (Vandoeuvre-les-Nancy ; 1999-2010)
• Jury : Président / Présidente : Alan J. M. Baker
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Odile Nicolas-Simonnot, Renduo Zhang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alan J. M. Baker, Qi Tang Wu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Assimilation

Physiologie

Brassicacées

Bioaccumulation

Nickel

Phytorestauration

Mots clés libres

Nickel

Hyperaccumulateur

Absorption racinaire

Translocation

Fractionnement isotopique

Nickel

Hyperaccumulator

Root absorption

Translocation

Isotopic fractionation

Résumé

Les plantes hyperaccumulatrices peuvent accumuler des concentrations extraordinaires de métaux dans leurs parties aériennes (e.g. Ni, Zn et Cd). Cette thèse a été entreprise afin d’élucider : 1) comment le Ni est absorbé par les racines des hyperaccumulateurs, et 2) comment il circule dans les différents organes via le xylème et le phloème. Les travaux ont utilisé des cultures hydroponiques avec l’hyperaccumulateur de Ni et Zn Noccaea caerulescens en présence de concentrations faibles et élevées de Ni et Zn et en interaction avec Fe et Co ; des analyses isotopiques et d’expression de gènes ont été conduites. Les résultats ont montré que l’hyperaccumulateur N. caerulescens possède un système de transport du Ni à faible affinité et à haute efficacité. L’absorption du Ni semble impliquer principalement les transporteurs de Zn et Fe. Le transport par le xylème est la principale voie d'accumulation du Ni dans les jeunes feuilles et les feuilles âgées. Mais la translocation par le phloème est aussi une source importante de Ni pour les jeunes feuilles. Dans le phloème, le Ni est principalement chélaté par des acides organiques, de type malate. La thèse ouvre des perspectives pour l’optimisation des procédés de phytoextraction et d’agromine des sols contaminés.

Hyperaccumulating plants are capable of accumulating extraordinary concentrations of heavy metals, e.g. Ni, Zn and Cd, in their shoots. This thesis was conducted to assess: 1) how roots of hyperaccumulators absorb Ni, and 2) how Ni circulates in different organs via xylem and phloem. Methods used were hydroponic cultures with the Ni/Zn hyperaccumulator Noccaea caerulescens in the presence of low and high Ni and Zn solutions, and in competition with Fe, Co, and Rb and Sr. Isotope fractionation in the plant, and gene expression of the Zn transporter ZIP10 and the Fe transporter IRT1 were studied. Results showed that the hyperaccumulator N. caerulescens takes up Ni mainly via low-affinity transport system, which seemed to be Zn and Fe transporters. Xylem transport is the main source for Ni accumulation in both young and old leaves, while phloem translocation also acts as an important source for young leaves. Ni is enriched in phloem sap and mainly chelated by organic acids especially malate during phloem translocation.