Soutenance de thèse de Abdelkhalek EL ALAOUI

Ce travail a comme objectif d’explorer le potentiel de bioremédiation de plantes et de rhizobactéries pour la réhabilitation des sols des sites miniers de la région de Marrakech. Nous avons isolé des souches rhizosphériques et nodulaires des racines de fève et de plantes indigènes des sites miniers Draa Sfar et Kettara. Ces isolats ont montré une bonne tolérance aux ETM, et sur les 50 souches de rhizobactéries testées 19 ont pu croître à plus de 150 mg/l de Pb, 6 étaient résistantes à 150 mg/l de Zn et 9 à 20 mg/l de Cu. Ces souches ont été identifiées par analyse de leurs ADNr 16S. Les souches les plus performantes, en termes de tolérance, ont fait l’objet de criblages pour déterminer leurs caractères PGPR et ont montré une bonne capacité à produire les exoplysaccharides, les sidérophores, l’AIA et ont manifesté une bonne activité antifongique vis-à-vis de champignons phytopathogènes. nous avons aussi examiné l’effet de la pollution minière sur la germination et la croissance de la fève directement sur les sols pollués, ou en mélange avec des amendements avec et sans inoculation par nos souches les plus performantes. Les résultats obtenus ont montré que les taux de germination des semences ont diminué avec l’augmentation des doses de métaux lourds. De plus, le temps moyen de germination était plus long pour le Zn et dans une moindre mesure pour le Cu alors que le Pb n’avait d’impact significatif. L'effet des métaux testés s'est avéré toxique et irréversible. Aussi, il s’est avéré que la fève a la capacité d'accumuler du Pb, du Zn et du Cu dans les racines qui peuvent également transloquer du Zn et du Cu vers les parties aériennes même si les racines étaient endommagées : réduction de couches de cellules du cortex radiculaire, lésions de l'épiderme et nécrose intense, aussi, la taille et la densité des poils absorbants ont diminué. En mélange avec le sol agricole comme amendement, la fève a montré une capacité à accumuler les métaux différemment d’un métal à l’autre. La quantité transloquée du Zn a été importante au niveau des racines, le Cu s’est avéré mobile dans la fève et a atteint les graines à des concentrations significativement moins importantes que dans les racines. Par la suite nous avons évalué le développement de la fève dans des mélanges de sols miniers et de sol agricole, en combinaison avec des inocula de bactéries PGPG, de rhizobia et de mélange de bactéries PGPR et rhizobia. la fève n’a pas montré de comportement différent des plantes non inoculées. Cependant, nous avons remarqué que la capacité de la fève à accumuler les métaux est plus importante en combinaison avec nos souches tolérantes qu’avec les souches de rhizobia seules, notamment pour le Cu. Le mélange de bactéries tolérantes et de rhizobia a amélioré l’absorption du Zn qui s’est multipliée en comparaison avec les traitements inoculés de par les PGPR seules ou les rhizobia seules. Par ailleurs, nous avons conduit une étude in natura par une approche métagénomique basée sur le séquençage des gènes codant l’ARNr 16S et l’ARNr 18S, ainsi que l’ITS à partir de l’ADN extrait des sols nus, sol adhérant aux racines et des racines des plantes Aizoon canariense et de Suaeda fruticosa poussant naturellement sur les sites de Kettara et de Draa Sfar respectivement. Les deux sites se différencient par la composition du microbiote du sol et par la suite du microbiote associé aux plantes. Le profil phylogénétique comparatif des populations du sol adhérant aux racines et des tissus des racines du même site a révélé la présence des mêmes groupes à des distributions inégales, ce qui confirme que les plantes sélectionnent des populations microbiennes dans la rhizosphère, plus particulièrement dans les tissus racinaires, en liaison avec les nutriments spécifiques qui y sont, principalement les exsudats racinaires. Ces différences sont probablement en relation avec la nature et l’abondance des métaux identifiés dans les sols de chaque site minier.

Soil contamination by heavy metals from mining activities is a worldwide major environmental problem. This work aims to explore the potential of plant and rhizobacteria for bioremediation in mining soil in the region of Marrakech. Rhizospheric and nodules strains were isolated from faba bean roots and native plants growing in Draa Sfar and Kettara mining sites. These isolates showed tolerance to heavy metals, and from 50 tested strains of rhizobacteria 19 were able to grow on more than 150 mg/l of Pb, 6 were tolerant to 150 mg/l of Zn and 9 to 20 mg/l of Cu. These strains were identified by analysis of their 16S rDNAs. The most performant strains were screened for their PGPR characteristics and showed good ability to produce exoplysaccharides, siderophores, IAA and showed good antifungal activity towards phytopathogenic fungi. On the other hand, we examined the effect of mining pollution on germination and faba bean growth directly on polluted soils, or in mixture with amendments, with and without inoculation by our strains. The obtained results showed that seed germination rates decreased with the increasing of heavy metals doses. In addition, the mean germination time was longer for Zn and to a lesser extent for Cu, whereas Pb did not have a significant impact. The effect of tested metals was toxic and irreversible. Also, it has been found that faba bean has the capacity to accumulate Pb, Zn and Cu in the roots which can also translocate Zn and Cu to the plant shoots even if the roots were damaged, as illustrated by a reduction of layers of cells of the root cortex, lesions of the epidermis and an intense necrosis. Moreover, the size and density of the root hairs decreased compared to the unpolluted control. Mixed with agricultural soil as an amendment, faba bean showed an ability to accumulate metals differently from one metal to another. The translocated amount of Zn was important at the root level, so Cu was mobile in the bean and reached the seeds at significantly lower concentrations than in the roots. Subsequently, we evaluated the development of the bean in mixtures of mining soils and agricultural soils, in combination with our PGPG strains, rhizobia and a mixture of PGPR and rhizobia. At the end of this experiment, the bean did not show any behavior different from uninoculated plants. However, we have noticed that the ability of the bean to accumulate metals is greater in combination with our tolerant strains than with rhizobia strains alone, especially for Cu. The mixture of tolerant bacteria and rhizobia improved the absorption of Zn, which increased in comparison with inoculated treatments of PGPR alone or rhizobia alone. We also conducted a study with a metagenomic approach based on the sequencing of genes encoding 16S rRNA and 18S rRNA genes, as well as ITS from DNA extracted from bulk soils, from the roots adhering soil and roots of Aizoon canariense and Suaeda fruticosa growing naturally in Kettara and Draa Sfar respectively. The two sites are differentiated by the composition of the soil microbiota and consequently of the microbiota associated with plants. The comparative phylogenetic profile of root adhering soil populations and root tissues at the same site revealed the presence of the same groups, but at unequal distributions. This confirms that plants select microbial populations in the rhizosphere and more particularly in the root tissues, in connection with specific nutrients that are more available near the roots, mainly where root exudates are released. These differences are probably related to the nature and the abundance of metals identified in the soils of each mine site.