Etude de l'influence de la bioaugmentation fongique sur la spéciation minéralogique d'éléments traces métalliques en microcosmes de sol

Study of the influence of fungal bioaugmentation on the mineralogical speciation of trace metal elements in soil microcosms

• Auteur / Autrice : Ilham Benjelloun
• Direction : Fabienne Baraud, David Garon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 31/03/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• 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 : Nor-Edine Abriak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Baraud, David Garon, Catherine Rafin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nor-Edine Abriak, Catherine Rafin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Sols -- Teneur en métaux lourds

Décontamination

Sols

Champignons

Extraction (chimie)

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Spéciation (chimie)

Métaux

Sites contaminés

Mots clés libres

Microcosmes

Bioaugmentation

Spéciation minéralogique

Disponibilité environnementale

Mycoremédiation

Polluted soils

Metals

Microcosms

Bioaugmentation

Mineralogical speciation

Environmental availability

Absidia cylindrospora

Perenniporia fraxinea

Mycoremediation

Résumé

La pollution des sols est un problème mondial majeur. Les polluants métalliques (ETM) en particulier représentent plus de 35% des polluants retrouvés dans les sols Européens, ce qui peut affecter la santé des citoyens et leur qualité de vie et peut engendrer des risques environnementaux. La mycoremédiation, employant les champignons, semble être un bon compromis pour le traitement de la pollution métallique des sols, du fait de leur présence dans le sol autant que décomposeurs de polymères naturels, leur grande capacité d’adaptation à différents écosystèmes, leur tolérance aux contaminants et leur capacité d’accumulation des polluants. Dans le cadre de ce travail, des souches fongiques, préalablement isolées à partir de sols pollués et testées pour leur tolérance aux métaux en milieu de culture liquide, ont été introduites en bioaugmentation dans des microcosmes au contact de sols pollués par des ETM. Ainsi, un microcosme permettant d’isoler le mycélium du sol a été mis au point. Ce qui permet de mesurer séparément les concentrations d’ETM accumulés dans le mycélium et dans le sol. Ce microcosme a été ensuite appliqué à des sols pollués réels en employant les souches Absidia cylindrospora et Perenniporia fraxinea en bioaugmentation. Absidia cylindrospora a la capacité d’accumuler simultanément Cd, Cr, Co, Cu, Ni,Pb et Zn. Les concentrations de certains ETM (Cd, Co, Cu, Ni, Zn) accumulés dans le mycélium augmentent avec le temps d’incubation. Aussi, l’ordre de disponibilité potentielle des ETM dans les sols, estimée par extractions chimiques, est cohérent avec l’ordre d’accumulation de ces derniers au sein du mycélium (Cu>Cd>Ni>Zn>Co>Cr). Par ailleurs, une étude en milieu liquide a permis de quantifier par HPLC la quantité d’acides organiques produits par Absidia cylindrospora et Perenniporia fraxinea en présence de Cd et/ou Pb. Cette étude a révélé la capacité d’Absidia cylindrospora à produire l’acide oxalique et citrique.

Soil pollution is a major global problem. Metallic pollutants (TMEs) in particular represent more than 35% of the pollutants found in European soils, which can affect the citizens health and their quality of life and can lead to environmental risks. Mycoremediation, using fungi, seems to be a good compromise for the treatment of metallic pollution in soils, due to their presence in the soil as decomposers of natural polymers, their great capacity of adaptation to different ecosystems, their tolerance to contaminants and their accumulation of pollutants capacity. As part of that work, fungal strains, previously isolated from polluted soils and tested for their tolerance to metals in liquid culture medium, were introduced (bioaugmentation) within microcosms in contact with soils polluted by TME. Thus, a microcosm allowing to isolate the mycelium from the soil was developed, which allows the measurement of the concentrations of ETM accumulated in the mycelium and in the soil separately. The microcosm was then applied to real polluted soils using the strains Absidiacylindrospora and Perenniporia fraxinea in bioaugmentation. Absidia cylindrospora can accumulateCd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb and Zn simultaneously. The concentrations of some of the TMEs (Cd, Co, Cu,Ni, Zn) accumulated in the mycelium increase with incubation time. Also, the order of potential availability of TMEs in soils, estimated by chemical extractions, is consistent with the order of accumulation of the latter within the mycelium (Cu>Cd>Ni>Zn>Co>Cr). Furthermore, a study in liquid medium allowed to quantify by HPLC the amount of organic acids produced by Absidia cylindrospora and Perenniporia fraxinea in the presence of Cd and/or Pb. This study revealed the ability of Absidia cylindrospora to produce oxalic and citric acid.