Willows (Salix miyabeana SX64) as a potential glyphosate-phytoremediator species : uptake and physiological effects

Depuis l'introduction en agriculture d'organismes résistants au glyphosate (GR), l'utilisation de produits à base de glyphosate est répandue mondialement. L'usage de plus en plus courant et souvent mal contrôlé d'herbicides constitue une nouvelle problématique d'autant que le glyphosate est aujourd'hui reconnu comme un polluant potentiel. Le glyphosate peut être facilement adsorbé par les particules du sol et présente une grande mobilité, ce qui contribue à son accumulation dans les diverses couches du sol. Plus encore, le glyphosate se caractérise par une grande solubilité ce qui facilite sa circulation dans le sol et entraîne son accumulation dans les eaux souterraines ou les rivières. À ceci, il faut ajouter que l'acide aminomethylphosphonique – AMPA (qui est le principal composé de dégradation du glyphosate) peut également s'accumuler dans le sol et les eaux et constituer un problème non moins grave pour l'environnement. C'est pourquoi il est urgent de mieux comprendre les effets toxiques du glyphosate et de l'AMPA et de développer des méthodes de mitigation environnementales de ces composés. Dans ce travail, les effets glyphosate et la possible tolérance à cet herbicide ont été étudiés chez un cultivar de saule à croissance rapide (Salix miyabeana SX64). Les cultures intensives sur courtes rotations (CICR) de saules peuvent en effet être envisagées comme une technique économique pour mitiger cette problématique. Ainsi, l'étude qui a été conduite, en milieu contrôlé et en utilisant des approches de culture hydroponique, a permis de tester le potentiel de ces saules comme technologie verte pour limiter la diffusion du glyphosate dans l'environnement. Le rôle des transporteurs de PO4-3 dans l'absorption du glyphosate au niveau racinaire des saules a été étudié. En utilisant des inhibiteurs de ces transporteurs, en l'occurrence (l'acide phosphonophormique – PFA), nous avons pu montrer le rôle de ces transporteurs de PO4-3 dans l'assimilation du glyphosate. Considérant la fertilisation en PO4-3 comme une pratique courante dans les grandes cultures, nous avons également étudié les effets du PO4-3 sur l'absorption du glyphosate par les saules. La fertilisation en PO4-3 favorise l'accumulation de glyphosate ce qui a pour effet de stimuler l'activité des systèmes antioxydants et d'atténuer les stress oxydatifs induits par le glyphosate tant dans les racines que dans les feuilles des saules. On conçoit ainsi que le PO4-3 puisse être utilisé pour accentuer les capacités de phytoremédiation du glyphosate par les saules. Outre les effets inhibiteurs du glyphosate sur la voie métabolique du shikimate, nous avons également observé des effets délétères du glyphosate sur la photosynthèse des saules. C'est pour cette raison que nous avons étudié de plus près les mécanismes physiologiques affectés par une exposition au glyphosate (Facteur® 540), notamment sur les processus photosynthétiques des saules. Il s'agit d'une première démonstration du mode d'action du glyphosate sur le métabolisme de plante. Le glyphosate agissant sur la voie métabolique du shikimate, les processus photosynthétiques et des événements oxydatifs. Finalement, comme les plantes sont également exposées à l'AMPA suivant la dégradation du glyphosate, nous avons aussi étudié les effets différentiels comparatifs de ces deux composés sur le métabolisme chlorophyllien et la photosynthèse. Dans ce cas, nous avons montré que l'AMPA et le glyphosate déclenchaient différents mécanismes affectant négativement le contenu en chlorophylle et la photosynthèse des saules. Alors que l'AMPA perturbe la biosynthèse de la chlorophylle, le glyphosate agit sur la dégradation de celle-ci en provoquant des dommages oxydatifs et conséquemment une diminution du taux de photosynthèse. En somme, nous pouvons conclure que les saules peuvent être utilisés pour remédier des sols contaminés par le glyphosate. Nous avons également montré que les effets délétères sont principalement reliés au fait que le glyphosate induise des stress oxydatifs. L'absorption du glyphosate par les racines des saules est fortement influencée par la présence de PO4-3 et les interactions entre l'un et l'autre peuvent entraîner des effets positif ou négatif sur l'environnement. Enfin, et compte tenu des mécanismes d'action mentionnés plus haut, il nous semble important d'étudier les effets de cet herbicide sur les organismes non ciblés.
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\nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : agriculture, acide aminomethylphosphonique, contamination, glyphosate, herbicide

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