Earthworm’s influence on phytoavailability and Human gastric bioaccessibility of metals

Abstract

►Introduction : Le développement d’entreprises de recyclage des métaux comme la Société de Traitement Chimique des Métaux (STCM) participe à l’économie circulaire. Cependant, ces activités de recyclage ont durant plusieurs décennies également engendré des émissions de polluants dans l’environnement induisant une augmentation de sites pollués par les retombées atmosphériques de particules fines enrichies en métaux et métalloïdes. Par ailleurs, le ver de terre, organisme clé de l’écosystème sol, apparait comme un ingénieur physique et mécanique des sols, et fait désormais l’objet de nombreuses études environnementales. Pour cette étude, notre objectif était d’évaluer l’influence de la bioturbation des vers de terre sur la phytodisponibilité des métaux et les mécanismes en jeu en lien avec leur compartimentation, leur spéciation et leur écotoxicité. ►Mise en œuvre : Dans ce contexte, une expérience de 25 jours a été menée en microcosmes, avec ou sans vers de terre dans le sol et avec un gradient d’Eléments Traces Inorganiques (ETI) dû aux retombées des particules atmosphériques. L’influence de l’activité des vers de terre sur les transferts sol-plante des métaux a été étudiée au moyen de microcultures de laitues (dispositif RHIZOtests®) réalisées sur 3 conditions différentes de sols : sols non bioturbés (SNB), sols bioturbés (SB) et turricules (T, déjections des vers). Les concentrations en ETI dans les sols, les vers et les salades ont été mesurées et la bioaccessibilité gastrique humaine a été déterminée à partir du test in vitro BARGE. Par ailleurs, des analyses de spéciation chimique du plomb dans divers compartiments abiotiques (sols et turricules) et biotiques (divers organes du vers de terre) ont été réalisées par spectroscopie EXAFS au synchrotron de l’ESRF à Grenoble. ►Résultats & Discussions : L’activité des vers de terre n’est pas significativement impactée par les concentrations en ETI appliquées dans les sols. Mais, la bioturbation des vers augmente la concentration en ETI présents dans les feuilles de laitues (parties consommées par l’homme). La concentration en ETI dans les feuilles de salades peut augmenter avec l’activité des vers de terre, de plus de 45% et 36 % pour le Pb et le Zn respectivement. Généralement, dans les sols et les plantes, les concentrations mesurées en ETI pour les différentes conditions sont classées ainsi : SNB < SB et T. La bioaccessibilité gastrique humaine est fonction de la nature des ETI et augmente pour SB et T, dans le cas du Zn et du Cu notamment. Des changements de spéciation du plomb mettant en évidence l’effet des vers de terre sur le sol ont été observés par spectroscopie EXAFS, en comparant les sols SNB et T, et les tissus des vers de terre. La figure 1 présente les voies d’exposition des ETI pour les vers, et les mécanismes proposés pour expliquer l’augmentation de phytodisponibilité induite par la bioturbation. Figure 1. Voies d’exposition des vers de terre aux ETI et mécanismes potentiellement impliqués dans l’augmentation de phytodisponibilité du fait de la bioturbation. ►Conclusion : La bioturbation des vers de terre modifie le devenir des ETI dans les sols par des changements de spéciation pouvant augmenter la mobilité des métaux, et certainement aussi en raison de modifications de la distribution des matières organiques présentes dans le sol.