Behaviour of rare earth elements in the soil/Vitis Vinifera L. system : geochemical approach for food traceability
Comportement des éléments de terres rares dans le système sol/Vitis Vinifera L. : approche géochimique pour la traçabilité des aliments
Résumé
The geographic traceability of food products through the use of chemical markers is an important challenge to ensure quality and authenticity of food. In recent years, the behaviour of Rare Earth Elements (REE) has been identified as possible tool for food geographical identification based on their known capability of tracing pedo-genetic and petro-genetic processes. In this thesis, the behaviour of REE in the Soil/Vitis vinifera L. system has been explored using a geochemical approach. The goal is to understand if the normalized pattern of REE (REE*) can be a useful tool to trace the geographical origin of food. We focused on plants grown in both greenhouse and field using REE enriched and non-enriched substrates wondering if REE soil enrichments influence the growth of Vitis vinifera L. and the REE accumulation in plant organs. We found that the stress generated by REE enriched soil does not influence neither the plant mass nor the REE accumulation in leaves implying that REE polluted soils should not influence the amount of REE found in Vitis vinifera L food-products. We have, also, demonstrated that that the REE* in plant organs t trace enriched soil substrates discriminating plants from different soils of growth. This work allows to propose that REE* as potential marker for identifying the substrate where Vitis vinifera L. growth. Finally, discrimination of substrate enrichments suggests that REE* is a potential tool for quality and safety of other ecosystems. Our experimental investigation improves our knowledge on REE uptake in soil-Vitis vinifera L. system, highlighting the potential use of REE as biogeochemical tracers of environmental conditions.
La traçabilité géographique des produits alimentaires à l'aide de marqueurs chimiques est un défi important pour garantir la qualité et l'authenticité des aliments. Le comportement des Eléments de Terres Rares (REE) a été identifié comme un possible outil pour l'identification géographique des aliments. Dans cette thèse, le comportement des REE dans le système Sol-Vitis vinifera L. a été exploré en utilisant une approche géochimique. L'objectif est de comprendre si le spectre normalisé des REE (REE*) peut être un outil pour retracer l'origine géographique des aliments. Nous nous sommes concentrés sur des plantes cultivées sur des substrats enrichis et non enrichis en REE, en nous demandant si les enrichissements en REE du sol influencent la croissance de Vitis vinifera L et l'accumulation des REE dans les organes de la plante. Nous avons trouvé que l'enrichissement en REE du sol n'influence ni la masse de la plante ni l'accumulation de REE dans les feuilles, ce qui implique que les sols pollués par les REE ne devraient pas influencer significativement la quantité des REE trouvée dans le produit alimentaire de Vitis vinifera L. Nous démontrons que les REE* des organes de la plante sont capables de tracer les conditions d'enrichissement du sol en discriminant les conditions environnementales de la croissance de Vitis vinifera L. Puisque les REE* peuvent être utilisés pour différencier les plantes de différents sols de croissance, nous proposons que les REE* sont un marqueur potentiel pour identifier le substrat de croissance de Vitis vinifera L. Par conséquent, nous proposons que les REE sont un outil potentiel pour évaluer la qualité et la sécurité d'autres écosystèmes.
La tracciabilità geografica dei prodotti alimentari, attraverso l'uso di traccianti chimici, è una sfida importante per garantire la qualità e l'autenticità degli alimenti. Negli ultimi anni, il comportamento degli Elementi delle Terre Rare (REE) è stato identificato come possibile strumento per l'identificazione geografica degli alimenti, sulla base della nota proprietà di tracciare i processi pedo-genetici e petro-genetici. In questa tesi, il comportamento dei REE nel sistema Suolo/Vitis vinifera L. è stato esplorato utilizzando un approccio geochimico. L'obiettivo è capire se il modello normalizzato di REE (REE*) può essere uno strumento utile per tracciare l'origine geografica degli alimenti. Le REE possono essere accumulate nelle piante mantenendo la loro distribuzione nel passaggio dal suolo alle foglie o ai frutti, anche se le foglie possono incorporare i metalli lisciviati dalle particelle di polvere atmosferica in particolari condizioni ambientali. Tuttavia, il meccanismo di trasferimento di REE dal suolo alle piante è poco conosciuto. Ci siamo concentrati su piante cresciute sia in serra che in campo usando substrati arricchiti e non arricchiti di REE chiedendoci se gli arricchimenti del suolo di REE influenzassero la crescita di Vitis vinifera L. e l'accumulo di REE negli organi della pianta, testando l'uso di REE* come discriminatore di piccole quantità di REE nel suolo. Inoltre, abbiamo valutato il ruolo giocato dallo xylema nel trasferimento di REE e il possibile impatto fisiologico nella Vitis vinifera L. Abbiamo trovato che lo stress generato dal suolo arricchito di REE non influenza né la massa della pianta né l'accumulo di REE nelle foglie e abbiamo dimostrato che le REE* negli organi della pianta sono in grado di tracciare le condizioni del suolo arricchito discriminando le condizioni ambientali di crescita della Vitis vinifera L. Poiché REE* può essere usato per differenziare le piante da diversi terreni di crescita, proponiamo che l'uso di REE* sia un potenziale marcatore per identificare il substrato di crescita di Vitis vinifera L. Dal nostro lavoro si possono dedurre importanti implicazioni dal punto di vista ambientale. Poiché la quantità iniziale di REE nei substrati non influenza la quantità accumulata nelle foglie, eventuali suoli inquinati da REE non dovrebbero influenzare significativamente la quantità di REE trovata nei prodotti alimentari di Vitis vinifera L. Infine, la capacità di discriminare degli arricchimenti del substrato suggerisce che REE* può essere uno strumento potenziale per valutare la qualità e la sicurezza di altri ecosistemi. La nostra indagine sperimentale migliora le nostre conoscenze sull'assorbimento di REE nel sistema Suolo/Vitis vinifera L. evidenziando il potenziale uso di REE come traccianti biogeochimici delle condizioni ambientali.
Origine : Version validée par le jury (STAR)