Clément Layet présente sa thèse le 11 Décembre à Aix en Provence Félicitations !

Thèse sur la "Phytodisponibilité des nanomatériaux et impact sur le prélèvement d'éléments traces métalliques" à Aix en Provence au Cérège sous la direction de Mr Emmanuel DOELSCH

Un nanomatériau (NM) est un objet dont au moins une dimension est comprise entre 1 et 100 nm, ce qui lui confère une réactivité et des propriétés différentes du même matériau de plus grande taille. L’étendue des applications potentielles a amplifié la production de NMs au début des années 2000. Leur fabrication et leur utilisation dans de nombreux produits de consommation courante (cosmétiques, revêtements de surface...) ou pour des applications de hautes technologies conduit à leur relargage dans l’environnement (eau, sol, air). Le sol constitue un compartiment privilégié d’accumulation des NMs au cours de leur cycle de vie, en particulier via leur relargage à partir de produits de consommations dans les eaux usées, le traitement de ces eaux en stations d’épuration et l’épandage dans les sols de biosolides provenant des boues résiduelles, ou suite au rejet dans l’air lors de l’utilisation du produit (additif de carburant) ou par lessivage des surfaces extérieures (revêtements de façade). En fonction des scénarios de relargage, des propriétés physicochimiques des NMs, ainsi que des réglementations et usages dans les différents pays, la modélisation des concentrations environnementales de NMs dans les sols prédit des concentrations de l’ordre de 10-4 à 104 μ.kg-1 pour des NMs à base de Ag, de CeO2 ou encore de TiO2 dans des sols agricoles (sans ajout de biosolides). L’accumulation de NMs dans les sols cultivés pose donc la question du transfert des NMs dans les chaînes trophiques via les végétaux. L’objectif de cette thèse a été de déterminer la biodisponibilité pour les plantes (phytodisponibilité) de NMs, en fonction de propriétés intrinsèques aux NMs (chimie, taille, forme, charge de surface et enrobage), et de paramètres environnementaux (propriétés physico-chimiques des sols), ou du type de plantes cultivées (monocotylédones vs dicotylédones). Nous avons pour cela adapté un biotest initialement conçu pour déterminer la phytodisponibilité de métaux présents dans les sols : le RHIZOtest. Il présente l’avantage de normaliser la surface de contact entre l’appareil racinaire et le sol via une membrane, ce qui permet de récupérer un système racinaire exempt de particules de sol. Nous avons déterminé l’influence de la nature chimique, la taille, la forme et l’enrobage, en utilisant des NMs de CeO2, TiO2 et Ag0, et en incluant dans la gamme de concentrations étudiées, des doses proches des concentrations environnementales prédites par la
modélisation. En s’affranchissant de l’architecture racinaire, nous avons montré que la sous-classe de plantes, monocotylédones (fétuque) ou dicotylédone (tomate) n’influence pas la phytodisponibilité de NMs de CeO2. De façon générale, la concentration d’exposition des plantes aux NMs, les propriétés des sols (texture et matière organique) et le comportement des NMs dans le sol et la solution de sol, sont les principaux facteurs influençant leur phytodisponibilité. Dans le cas des NMs de CeO2 et d’Ag, la phytodisponibilité des NMs est limitée par le taux d’argile. La concentration en matière organique, provenant du sol ou de l’enrobage favorise la phytodisponibilité de NMs de CeO2. La phytodisponibilité de NMs de TiO2 pour la fétuque est inférieure à celle des NMs de CeO2 et Ag0, et le principal facteur à l’origine du flux est la concentration d’exposition. La forme des nanoparticules et la surface spécifique n’ont pas d’impact significatif sur leur phytodisponibilité. L’utilisation du RHIZOtest nous a donc permis de cribler l’effet d’un grand nombre de facteurs environnementaux sur
la phytodisponibilité des NMs à des concentrations proches de celles prédites dans les sols par la modélisation. Le RHIZOtest est proposé comme outil d’aide à la conception de NMs avec une phytodisponibilité contrôlée ou pour prévoir le transfert dans les chaînes trophiques en fonction de l’environnement de la plante.

Publiée : 11/12/2017