Les plantes soignent la Terre

Le phénomène de phytoremédiation mieux décrypté

Retenez-bien son nom : Arabidopsis halleri. Il s’agit d’une petite plante verte, très banale en apparence, mais douée d’une qualité exceptionnelle : elle concentre dans ses feuilles de grandes quantités de métaux. Une particularité très intéressante à bien des égards. « Chaque espèce végétale puise dans le sol un grand nombre de ses nutriments, explique Patrick Motte, professeur au département des sciences de la vie. Elle a besoin de 20 à 30 éléments nutritifs essentiels que l’on distingue entre macronutriments (phosphate, nitrate, potassium) et micronutriments (zinc, cuivre, fer), mais pas dans les mêmes proportions. La plante régule elle-même la concentration idéale de chaque nutriment au sein de ses cellules : c’est ce que l’on appelle l’homéostasie. »

Amélioration nutritionnelle
L’homéostasie est un phénomène naturel très intéressant, objet d’études multiples. « D’après les rapports de l’Organisation mondiale de la santé (OMS), commente Marc Hanikenne, chargé de recherche au FNRS, 70% de la population mondiale présentent de graves carences en fer (à l’origine d’anémies) et en zinc (à la base de retards de croissance et de déficiences immunitaires). C’est souvent dû à une alimentation trop pauvre en métaux : les carences du sol se manifestent dans les plantes, puis dans les populations. Il y a donc un grand intérêt à améliorer le contenu minéral des plantes. » Comment ?

En identifiant les gènes qui permettent à une plante d’être plus efficace dans le captage du fer et en l’introduisant dans le génome du maïs, par exemple. « Des progrès dans l’amélioration de la qualité nutritionnelle des végétaux existent déjà dans bien d’autres domaines que les métaux, souligne Patrick Motte. Ainsi, le riz doré (golden rice) est une plante transgénique dans laquelle on a introduit plusieurs gènes permettant la synthèse de la béta-carotène, un précurseur de la  vitamine A : les populations de régions en voie de développement, les enfants en particulier, éviteraient ainsi des carences majeures notamment à l’origine de troubles de le vue, voire de cécités. On peut également envisager de rendre une plante plus tolérante à un environnement très défavorable comme la sécheresse, une salinité du sol ou encore les basses températures. »

Le phénomène est connu. Comme le tabouret calaminaire, l’Arabidopsis halleri – l’arabette de Haller – a la particularité de survivre avec une concentration singulièrement élevée de métaux toxiques. Jusqu’ici, le mécanisme qui permet ce processus complexe de stockage (captage des métaux, transport dans les radicelles, emmagasinement dans les feuilles) était ignoré. Pourquoi l’Arabidopsis halleri et de manière générale ces hyper-accumulatrices absorbent-elles plus de métaux que d’autres ? « C’est un des sujets de recherche de notre laboratoire, explique Marc Hanikenne. En collaboration avec d’autres équipes, nous avons comparé l’ADN de ces plantes-modèles avec celui d’autres végétaux de la même famille et nous avons distingué plusieurs gènes responsables de cette efficacité, dont deux sont tout à fait essentiels. »

La lande de Streupas, proche du domaine universitaire du Sart-tilman, a illlustré longtemps les conséquences des retombées atmosphériques de polluants industriels, en particulier celles résultant du traitement du minerai de zinc (Vieille Montagne, Angleur). Face à un reboisement spontané, des mesures de conservation ont été mises en place.

Dépollution des sols

Les plantes stockent des métaux dont non seulement elles n’ont pas besoin – cadmium, plomb, aluminium, mercure – mais qui en plus sont nocifs. Certaines plantes prolifèrent même dans des sites extrêmement pollués par les métaux lourds comme la Thlaspi Caerulescens, soit le tabouret calaminaire, qui pousse dans des sols gorgés de zinc. « Ces végétaux possèdent manifestement un mécanisme propre de désintoxication qui leur permet d’emmagasiner ces métaux lourds sans être incommodés », constate Patrick Motte.

Cette avancée majeure dans la connaissance du génome ouvre de nouvelles perspectives en matière de décontamination des sols. « L’Arabidopsis halleri est beaucoup trop petite pour être utilisée comme dépollueur des sols, poursuit Marc Hanikenne. Cela prendrait beaucoup trop de temps ! Notre objectif est donc d’identifier les gènes qui codent les protéines nécessaires à  l’absorption des métaux et de les introduire chez une plante plus grande et dont la croissance est, idéalement, rapide. On pense actuellement au tabac ou au peuplier. » Cela permettrait une décontamination des sols en profondeur de façon relativement rapide. C’est ce que l’on appelle la phytoremédiation, laquelle consiste à utiliser les propriétés naturelles des plantes pour éliminer les polluants, tels les pesticides ou solvants ou métaux lourds qui risquent de dégrader les sols et la nappe phréatique.

« Les métaux contenus dans les plantes peuvent ensuite être extraits de la biomasse et recyclés, reprend Patrick Motte, et ce procédé respectueux de l’environnement serait en outre peu coûteux par rapport aux méthodes conventionnelles nécessitant d’enlever la terre de la zone polluée et de la transporter vers un site de traitement ou d’enfouissement. » L’utilisation des plantes permet donc de diminuer considérablement la présence des métaux dans les sols et aussi de stabiliser leurs concentrations. Certes, la phytoremédiation est un processus assez lent mais elle constitue une excellente utilisation des ressources naturelles, d’autant que la plante est une véritable usine à concentration : dans une seule feuille de quelques cm2 se trouveraient concentrés les métaux contenus dans un m3 de terre !

« Notre recherche est sur le point d’aboutir, conclut Patrick Motte. Les expériences en laboratoire, donc en milieu clos, sont déjà très encourageantes. Reste à poursuivre nos essais en milieu confiné, avant éventuellement de valider ce type d’études en grandeur nature, c’est-à-dire en plein champ ! Je rassure tout le monde : les plantes transgéniques peuvent également être rendues stériles… »

Essais prometteurs

La phytoremédiation est déjà une réalité. Aux Etats-Unis, des entreprises testent des espèces végétales pour dépolluer des sols. La moutarde indienne transgénique, par exemple, a été utilisée pour pomper le sélénium du sol californien. Au Québec, du plomb, du cuivre et du zinc ont été retirés du sol grâce à trois espèces : le saule, la moutarde indienne et la fétuque. L’étude a démontré que le procédé constituait une solution très prometteuse de réhabilitation des sites contaminés pas des polluants organiques et inorganiques. Des entreprises de phytomining récoltent les métaux lourds contenus dans les racines et les feuilles. Le tour est joué.

 

Patricia Janssens