Influence de la bioturbation des vers de terre

L‘objectif de ces travaux a été d‘étudier l‘influence de la bioturbation des vers de terre sur la bioaccessibilité humaine des ETM dans les sols et les végétaux.

5.1.6.1 Matériel et méthodes

Les sols utilisés ici pour étudier l‘influence de la bioturbation des vers de terre sur la bioaccessibilité humaine des ETM, sont les sols de l‘étude en mésocosmes (section 4.1). Ainsi 2 conditions expérimentales ont été différenciées : les sols bioturbés (SB), c‘est-à-dire les sols ayant subi la bioturbation des vers de terre et les sols pollués (S) sans vers de terre. Les laitues testées sont aussi les laitues de l‘étude en mésocosmes (section 4.1). Deux nouvelles conditions expérimentales ont été différenciées : les laitues cultivées sur du sol hébergeant des vers de terre (LE) et les laitues cultivées sur du sol seul (L). Les concentrations dans les sols pour chaque élément sont décrites dans la Table X de la section 4.1 de ce manuscrit. Les concentrations dans les laitues sont décrites dans la figure X de la section 4.1.

La bioaccessibilité gastrique des ETM dans les sols et les laitues a été mesurée à l‘aide du test de bioaccessibilité BARGE.

5.1.6.2 Résultats et discussion

Les résultats de bioaccessibilité gastrique des ETM dans les sols sont présentés dans le graphique ci-dessous (figure V.1.11). Excepté pour le Zn, il a été observé une augmentation de la bioaccessibilité des ETM dans les sols bioturbés (SB) comparée à celle dans les sols qui n‘ont pas hébergé de vers de terre (S). Cette tendance est vraie pour tous ces éléments et s‘est révélée significative (p<0,05) pour certaines concentrations dans les sols (figure V.1.11). Ceci suggère que la bioturbation des vers de terre augmente la bioaccessibilité des ETM dans les sols. Dans la section 4.1 (Lévêque et al., 2014), il a été observé une augmentation du pH des

162 sols sous l‘action des vers de terre. Cette modification du pH peut à la fois réduire la solubilité directe des ETM, et augmenter le taux de matière organique dissoute (Quenea et al., 2009). Le système digestif humain est conçu pour dégrader et digérer la matière organique. Une augmentation des ETM liés à la matière organique dissoute pourrait donc augmenter leur bioaccessibilité.

Figure V.1.11 : Valeurs moyennes et écart-types de la bioaccessibilité gastrique des ETM dans les sols bioturbés (SB) et les sols non bioturbés (S).Les « * » montrent les différencences significatives observées avec le test t de

163 De plus, les modifications de pH peuvent induire des changements de spéciations des ETM notamment avec la formation d‘oxydes et de carbonates (Denys et al., 2007). Et, il a été vu dans les études précédentes que les formes oxydées et carbonatées du Pb sont fortement bioaccessibles. Dans la section 4.2 (Bioturbation-Phytodisponibilité- RHYZOtest®), il a été décrit les possibles changements de spéciation et compartimentation dus au passage des ETM à travers le système digestif du ver de terre mais aussi à leurs interactions avec le mucus du ver et les microorganismes. L‘ensemble des changements décrits pourraient jouer un rôle dans les modifications de bioaccessibilité humaine des ETM.

Afin de montrer ces différences de spéciation, des expérimentations EXAFS (Extended X-Ray Adsorption Fine Structure) ont été réalisées pour le Pb au synchrotron de Grenoble. Cette technique d‘analyse de spectrométrie d‘absorption des rayons X permet d‘apporter des informations sur l‘environnement atomique d‘un élément donné, c‘est-à-dire sur sa spéciation et sa compartimentation. Nombre de ces résultats sont en cours de traitement, ainsi il sera montré seulement la figure suivante (Figure V.1.12) dans ce manuscrit.

Cette figure présente le spectre EXAFS du Pb dans le sol (S) et dans un turricule produit par

L. terrestris à partir du sol (S). Les oscillations EXAFS ont été acquises jusqu‘à 10 Å-1 _{et les} spectres EXAFS du Pb dans les sols et dans les turricules ont été comparés entre eux. Des

Figure V.1.12 : Spectre EXAFS du sol (bleu) et d’un turricule (rouge) au pic d’absorption du Pb

164 différences dans les amplitudes et les oscillations des spectres des 2 conditions ont été clairement observées. Ce qui veut dire que l‘environnement atomique du Pb, et donc sa spéciation, est différent dans les turricules comparé au sol, et suggère que le passage du Pb à travers le système digestif du ver de terre peut modifier sa spéciation. Des comparaisons de ces spectres avec des spectres d‘échantillons de référence permettront d‘identifier clairement ces changements de spéciation (résultats en cours d‘acquisition).

En résumé, la bioturbation du ver de terre peut augmenter la bioaccessibilité gastrique humaine des ETM dans les sols par des modifications de pH du sol et de spéciation et compartimentation des ETM.

La figure V.1.13 suivante présente la bioaccessibilité gastrique du Pb, Cd, Cu et Zn dans les laitues cultivées sur du sol bioturbé (LE) et dans les laitues cultivées sur du sol standard (L). L‘As et le Sb n‘ont pas été étudiés car leurs concentrations dans les feuilles de laitues étaient en dessous des limites de détection (ICP-OES) .Il n‘a pas été observé de différence entre les 2 conditions (L) et (LE) pour tous les éléments étudiés.

Figure V.1.13 : Valeurs moyennes et écart-types de la bioaccessibilité gastrique des ETM dans les laitues cultivées sur du sol bioturbé (LE) et les laitues cultivées sur du sol n’ayant pas hébergé de ver de terre (L).

165 Ceci suggère que la bioturbation des vers de terre ne modifie pas la bioaccessibilité gastrique des ETM dans les laitues. Ces résultats insinuent que, malgré les changements induits par les vers de terre, les ETM assimilés par les racines des laitues sont retrouvés sous une même forme chimique dans leurs parties aériennes. Ceci amène à penser que i) : la spéciation des ETM peut être modifiée durant leur translocation des racines vers les parties aériennes ou ii) que les éléments disponibles pour les racines des plantes sont sous une même forme chimique (Pb2+, Cu2+…)

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