Louise VERHOEST - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Bioavailability-based approaches to limit trace metal transfer to food crops: From phytoextraction with Noccaea caerulescens to soil regulation"
Résumé:

La contamination des sols par les éléments traces métalliques (ETM), notamment le cadmium (Cd), est un enjeu mondial car elle affecte la sécurité sanitaire des aliments et donc la santé humaine. Alors que l’exposition alimentaire aux ETM est une préoccupation croissante, il devient urgent de garantir une production agricole et maraîchère exempte de contamination. Parmi les options de remédiation des sols contaminés au Cd, la phytoextraction avec la plante hyperaccumulatrice de Cd et de zinc (Zn) Noccaea caerulescens représente une approche prometteuse pour appauvrir les pools d’ETM biodisponibles du sol et donc réduire la contamination des végétaux cultivés. En outre, les seuils réglementaires de contamination des sols devraient permettre d’identifier clairement ceux qui mènent à la production d’aliments contaminés en ETM, ce qui n’est pas le cas aujourd’hui.

Trois études complémentaires ont ainsi abordé ces thématiques, intégrant des approches expérimentales, de terrain et réglementaires. Les résultats du Chapitre 1 ont montré que, en pots sur sols contaminés, N. caerulescens diminue l’absorption de Cd et de Zn par les roquettes cultivées ensuite. Cependant, cet effet dépend du type de sol. Dans l’essai en champ du Chapitre 2, une saison de phytoextraction a permis de réduire les pools biodisponibles en Cd, et dès lors les concentrations en Cd des légumes cultivés ensuite (-30 à -55 %). Cependant, laisser les racines de N. caerulescens dans le sol, pratique courante en phytoextraction, réduirait de 28 % l’efficacité de la phytoextraction. Ceci suggère qu’une récolte partielle des racines devrait être envisagée, ce qui améliorerait de 15 % l’efficacité de cette technique. Dans l’ensemble des expériences, les légumes cultivés sur des sols en dessous des limites réglementaires dépassaient fréquemment les niveaux maximaux autorisés dans les aliments. Enfin, le Chapitre 3 a évalué la pertinence des seuils européens de contamination des sols en utilisant l’épinard comme biomoniteur sur différents sols, en comparant les concentrations dans les plantes aux seuils réglementaires. Des incohérences entre les seuils applicables aux sols et ceux applicables aux aliments sont apparues, les limites réglementaires des sols prédisaient en général mal les contaminations en ETM des épinards. Ce sont les extractants chélatants-salins qui présentaient les meilleures corrélations avec les concentrations dans les végétaux. Sur base de ces résultats, une révision des seuils de sol a été proposée, offrant une base pour des règlementations prenant mieux en compte la biodisponibilité des éléments.

Dans l’ensemble, ce travail démontre que la phytoextraction par N. caerulescens peut constituer un outil de remédiation écologique et efficace pour des sols cultivés modérément contaminés. Cependant, il est encore nécessaire d’optimiser son implémentation dans les systèmes agricoles ou maraîchers, ainsi que la gestion de la biomasse et le suivi des concentrations dans le sol et les cultures. Dans une optique de protection de la santé des consommateur.trice.s, nos résultats soulignent également la nécessité d’adopter des réglementations spécifiques aux systèmes sol-culture, fondées sur la notion de biodisponibilité.