Effet d’une pollution (métaux lourds et pesticides) et d’amendement (Fumier) sur les activités enzymatiques de différents sols

par Bacary Sagna

Thèse de doctorat en Biochimie, Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Philippe Mora.

Soutenue le 23-11-2009

à Paris Est, dans le cadre de SVS - Sciences de la Vie et de la Santé, en partenariat avec U137 (équipe de recherche) et de Bioemco (laboratoire) .

Le jury était composé de Philippe Mora, Steven Criquet, Marc Labat, Hervé Quiquampoix, Corinne Rouland-Lefèvre.


  • Résumé

    La fertilité, la pollution de l’écosystème sol sont devenues aujourd’hui des préoccupations etdes problèmes écologiques majeurs. L’objectif de cette étude est d’arriver à travers l’activitémicrobienne (hydrolyse de la FDA) et un large panel de 16 enzymes (phosphatases,hétérosidases, polysaccharidases, oligosaccharidases, oxydasses), à appréhender l’impact depolluants et d’amendement. Cinq sols aux caractéristiques physico-chimiques différentes ontété étudiés, et ont été soumis à différents traitements réalisés en microcosmes. Ces traitementsont porté sur l’ajout de zinc, cadmium, d’un herbicide, d’un insecticide, d’un fongicide, d’unnématicide et de fumier.L’expression des activités enzymatiques dépend fortement du type de sol. Ainsi lafraction limoneuse du sol jouerait un rôle crucial dans l’expression des enzymes telluriques. Parailleurs les résultats obtenus ont montré que des sols très proches d’un point de vu physicochimiquene le sont pas forcément au niveau enzymatique et microbien.L’ajout du fumier dans nos différents sols a entraîné quelque soit le type de sol defortes modifications positives des activités microbiennes et enzymatiques. L’effet stimulateurdu fumier sur l’activité microbienne et enzymatique dépend non seulement des paramètres dusol mais surtout de son activité initiale. Entre autre, l’impact positif du fumier est moinsmarqué dans les sols ayant des activités enzymatique ou des quantités de matière organiquefaibles. La tendance semble s’inversée concernant l’activité microbienne.L’impact des métaux lourds sur l’activité microbienne et les enzymes testées esttributaire des paramètres (argile, M.O), et de la nature des métaux lourds. Le cadmium s’avèreplus néfaste que le zinc. Si la majorité des activités enzymatiques sont diminuées par laprésence de métaux lourds d’autres en revanche ne sont pas impactées.La présence de pesticides dans nos sols révèle une grande disparité de résultat. Selon letype de sol, le type d’enzyme, une inhibition, un effet neutre ou bien une stimulation del’activité microbienne ou enzymatique par les pesticides ont été observés.Cette étude a permis de montrer que les enzymes sont très réactives aux différentesperturbations anthropiques quelque soit le type de sol considéré. Cependant cette réactivité setraduit par une très grande diversité des réponses. Cette diversité de réponse résulte d’ungrand nombre de paramètres liés aussi bien aux caractéristiques physico-chimiques quebiologiques du sol. Il n’a donc pas été possible de définir une enzyme ou groupe d’enzymesusceptible d’être utilisée comme indicateur pour l’ensemble des sols ou des traitements


  • Résumé

    Fertility and pollution of the soil ecosystem have become today’s concern and major ecologicalproblems. The objective ofthis study is to estimate through microbial activity (hydrolysis ofFDA) and a wide range of 16 enzymes (phosphatases, heterosidases, polysacchridases,oligosaccharidases, oxydase), the impact of pollutants and amendment in soil. The five soilsstudied are different regarding their physical and chemical characteristics. This soils are areexposed to different treatments in microcosms. These treatments consist to pollute our soilswith heavy metals (zinc, cadmium), pesticides (herbicide, insecticide, fungicide, nematicide)or to add manure.Our results showed that the expression of enzymatic activities depends on soil type.Thus, the silt fraction of soil plays a crucial role in this expression of soil enzymes. The soilswith physico-chemical characters are very similars, have not necessarily the same enzymaticprofile and expression or microbial activity.The presence of manure on our differents soils greatly increased the enzymatic andmicrobial activities. The stimulatory effect of manure depends on soil parameters but also theinitial enzymatic and microbial soil activities. The results showed that the positive impact ofmanure is less pronouncing in soils where the initial enzyme activity and organic matterquantity are low.The impact of heavy metals on microbial activity and enzymes tested depends on soilparameters (clay, organic matter, pH, ...) and nature of heavy metal. Cadmium is more toxicand longer decreases enzymatic and microbial activities than zinc. The presence of heavymetals in soils has reduced most of enzymes activity. Other enzymes are also unchanged orincreased by the pollutants.Soil pollution by pesticides show a large disparity and diversity of results. Dependingon soil type or the enzyme tested, the diffrents results showed an increase, neutral effect ordecrease by pesticides of enzymes and microbial activities.Watever the type of soil considered, this study has shown that soil enzymes are verysensitive and responsive to human disturbance. The reactivity of telluric enzymes is manifestedby a very large diversity of responses. Diversity responses of soil enzymes is depended tophysico-chemical characters and also soil biological parameters. In this study, it is verydifficult to define one or group of enzymes as a bioindicator for all soil disturbances

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