Les hyperaccumulateurs sont des espèces végétales qui prospèrent dans des sols riches en métaux toxiques grâce à des stratégies de détoxification spécialisées. Ces espèces rares peuvent accumuler des métaux (loïdes) dans leurs feuilles à des concentrations nettement supérieures à celles des sols non métallifères.

Dans une nouvelle étude, publiée dans le Annals of Botany, les scientifiques ont exploré la capacité remarquable de deux espèces de métallophytes, Viola tricolor subsp. macédonien et Viola arsenica, pour se développer sur le site minier abandonné d'Allchar de la République de Macédoine du Nord, où le sol présente des concentrations extrêmes d'arsenic et de thallium. Il s'agit de la première étude à étudier expérimentalement la distribution de l'arsenic et du thallium dans les tissus de ces espèces.

« Nous avons cultivé V. tricolor subsp. macédonien et V. arsenica « Nous avons testé les plantes en culture hydroponique et avons dosé As [arsenic] et Tl [thallium] », écrivent Jakovljević et al. « Cela nous a permis d'effectuer une analyse par microfluorescence X (µXRF) synchrotron sur des échantillons hydratés afin de déterminer la distribution de l'As et du Tl au niveau tissulaire et cellulaire. »

Il est particulièrement important de comprendre l'absorption de l'arsenic et du thallium, car ils présentent des similitudes chimiques avec des éléments essentiels à la croissance des plantes. L'absorption du thallium monovalent (Tl)⁺) est censé interférer avec l'absorption, la distribution et le métabolisme des ions potassium (K⁺), tandis que l'arséniate (AsO₄^3-) est connu pour interférer avec le phosphate PO₄^3- car ce sont des analogues chimiques.

Jakovljević et al. ont étudié les stratégies de survie de deux Alto Espèces résistantes à des quantités inhabituellement élevées de minerai toxique d'arsenic et de thallium, sur un site minier connu pour ses concentrations élevées de ces deux métaux. Des rapports antérieurs ont montré que ces espèces hyperaccumulatrices accumulent le thallium dans leurs feuilles et l'arsenic dans leurs racines ou leurs graines, suggérant que les plantes utilisent des mécanismes de tolérance différents, spécifiques à chaque métal. Ceci a été confirmé par Jakovljević et al., qui ont également constaté que V. tricolor subsp. macédonien et V. arsenica ont développé différents mécanismes de tolérance au thallium, déterminés par l'endroit où les plantes séquestrent le métal toxique.

Pour les tests, le Alto Les espèces ont été cultivées en hydroponie avec des concentrations croissantes de chaque métal. Avant l'analyse chimique, les pousses ou les racines des plantes ont été déshydratées et broyées en une poudre fine. Jakovljević et al. ont mesuré les concentrations d'arsenic et de thallium dans les racines et les pousses des deux espèces et ont également déterminé si le thallium interférait avec l'absorption du potassium.

Alors que les deux espèces ont accumulé des concentrations élevées de thallium de manière linéaire et dose-dépendante, V. tricolor subsp. macédonien thallium accumulé principalement dans ses racines et V. arsenica Le thallium s'accumulait principalement dans ses feuilles matures, y compris dans le système vasculaire. De plus, V. arsenica toléré le thallium sans réduire l'absorption de potassium, mais V. tricolor subsp. macédonien Les deux espèces ont éliminé l'arsenic des tissus de leurs pousses, conservant ainsi le métal toxique dans leurs racines.

« Étonnamment, ces espèces hyperaccumulatrices de Tl [thallium] sont capables de maintenir une croissance normale sur des sols manifestement extrêmement toxiques », écrivent Jakovljević et al. « Ces espèces végétales ont développé une hypertolérance aux concentrations excessives de métaux ou de métalloïdes dans le sol où elles poussent, soit en excluant les métaux (par une absorption ou une rétention fortement limitée au niveau des racines), soit, plus rarement, en accumulant les métaux (loïdes) dans les pousses aériennes. »

Ces résultats peuvent désormais être utilisés pour mieux comprendre comment fonctionnent les mécanismes d’exclusion et de rétention dans Alto fonction des espèces et peut-être jeter les bases de l'utilisation de Alto espèces en phytoremédiation.

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Jakovljević, K., Salinitro, M., Andonovska, KB, Mišljenović, T., Brueckner, D. et van der Ent, A. (2025) « Survivre à l'Allchar : tolérance à l'arsenic et au thallium et distribution chez les métallophytes de Viola », Annals of Botany, (mcaf166). Disponible à : https://doi.org/10.1093/aob/mcaf166

Image de couverture: Viola tricolor ssp. macédonien en Grèce par Konrad et Roland Greinwald / iNaturalist. CC-BY-NC