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Microbactair - étude scientifique sur les plantes dépolluantes

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Programme MICROBACTAIR®
FOCUS SUR LA RECHERCHE
DES PLANTES DEPOLLUANTES


Le programme de recherche MICROBACTAIR® initié en début 2011 par plant'airpur est en place. Il est axé sur le rôle des micro-organismes du sol face à la pollution de l’air intérieur (compréhension des mécanismes physiologiques et identification des micro-organismes efficaces), les travaux sont  menés par l’AREXHOR Pays de la Loire.

Les partenaires du projet sont Agrocampus Ouest avec HORVAL 2 pour la recherche bibliographique, IFTEC et ITHEC pour les micro-organismes, BARRAULT Horticulture pour les plantes, FALIENOR et La FLORENTAISE pour les substrats, l’EME pour les analyses traçabilité et les analyses complexe plante/micro-organismes en lien avec Damien Cuny de la Faculté de Pharmacie de Lille.

Le financement des travaux est aujourd’hui assuré en partie par FranceAgriMer et les fonds propres de l’association ; d’autres partenaires sont sollicités pour assurer un financement durable et suffisant à la poursuite des études.
La recherche sur les plantes assainissantes est une réalité mondiale avec 41 laboratoires au travers de 22 pays différents qui ont travaillé sur le sujet depuis 1970 date des premières études du Dr Wolverton dans le cadre de la NASA.

Dès 1999, une équipe australienne a mis en évidence le rôle joué par les micro-organismes du substrat d’une plante en pot dans la dépollution de l’air intérieur (Wood et al.1999). D’après cette équipe, la plante et le substrat créent un microcosme sol/plante dans lequel une microflore, probablement stimulée par des signaux chimiques de la plante, joue un rôle majeur dans la destruction des composés organiques volatiles (COV). Guieysse et al. (2008) vont à dire que l’influence de la plante elle-même sur la suppression du polluant serait surtout due à l’activité des micro-organismes du sol tandis que le rôle du système aérien resterait à déterminer plus précisément. Kim et al-(2008) se sont aperçus que la dégradation du formaldéhyde le jour était équivalente entre les parties aériennes et racinaires tandis que la nuit, la partie racinaire éliminait 11 fois plus de formaldéhyde que la partie aérienne pour les espèces Fatsia japonica et Ficus benjamina. Il a été montré que les micro-organismes associés à la rhizosphère sont les principaux agents d’élimination des polluants (Orwell et al -2004). La bio-filtration du formaldéhyde peut être stimulée par le Chlorophytum comosum car ce polluant a été assimilé par les racines et sa dégradation par les micro-organismes a été renforcée par les exsudats produits par la plante. (Orwell et al – 2004).
L’importance de la structure du substrat réside dans le fait qu’il doit permettre à un maximum de polluants de rentrer en contact avec les micro-organismes. La taille des particules est primordiale pour permettre le passage de l’air et assurer une bonne filtration ( Wu et al 2006).
L’écorce de pin compostée semble être porteuse de micro-organismes favorables à une élimination d’au moins un COV, l’a-pinène (Castro et al 1997). D’une manière générale, les substrats riches en matière organique ont de meilleurs rendements que les substrats qui en sont pauvres (Alvarez-Hornos et al 2008).
Les sources d’inoculum peuvent être très variées, par exemple la boue d’épuration (Alvarez-Hornos et al 2008), l’humus forestier et compost de porc (Wu et al 2006), sols contaminés de bords de routes (Malhautier et al 2005).
Le micro-organisme le plus souvent mentionné dans les diverses publications est le genre Pseudomonas et notamment Pseudomonas putitas. Swanson & Loert (1997) conseillent un ensemencement avec 106 cellules de P.putita par gramme de substrat pour garantir le succès du processus de cométabolisation.

Les champignons, lorsqu’ils sont utilisés de manière conjointe à des bactéries, augmentent la capacité de dépollution de l’ensemble (Malhautier et al 2005) . Les champignons ont la capacité de minéraliser les COV même dans des conditions extrêmes de température, de pH et dans un milieu pauvre en nutriments (Rene et al 2010).
Plusieurs études récentes ont montré que la capacité d’élimination avec des bioréacteurs fongiques était plus élevée qu’avec des systèmes bactériens comparables ( Woertz & Kinney 2004).
Les biofiltres sont plus souvent inoculés avec des champignons . Par exemple, le champignon Phanerochaete chrysosporium va minéraliser une partie du benzène et du toluène en CO2 (12 et 15% respectivement) ( Yadav & reddy 1993).
Une étude (kennes & veiga 2004) indique que les meilleurs résultats de dégradation sont obtenus en présence d’un mélange de bactéries et de champignons, mais uniquement lorsque les champignons sont dominants.
Il n’est pas certain par contre que les champignons puissent métaboliser une gamme de polluants aussi importante que la plupart des bactéries ( Kennes & Veiga 2004).
De plus, certaines souches de champignons étant pathogènes, il convient de raisonner leur utilisation.

Les micro-organismes présents dans les biofiltres produisent leur énergie soit à partir de l’oxydation des polluants, soit en co-métabolisant les polluants par des enzymes non spécifiques
(Swanson & loerth 1997). D’une manière générale, les COV constituent la principale source de carbone et d’ énergie pour le métabolisme des bactéries aérobies. Ces COV sont transformés en CO2, eau et biomasse (Delhoménie et al 2002) D’après Aizpuru et al (2001) il existe un ordre de dégradation dans le biofiltre. Les composés oxygénés seraient métabolisés avant les composés aromatiques et halogènes.
Ces hypothèses peuvent sans doute être applicables à un système plante-substrat-pot adapté à ce côté épurateur.
La pathogénicité des différentes populations de micro-organismes (bactéries, champignons, levures) pour l’homme et la plante doit être un des premiers éléments à prendre en compte pour l’utilisation dans un substrat de culture des plantes en pot.

Extrait: Etude bibliographique HORVAL 2 initiée par plant’airpur®
Agrocampus Ouest – Février 2011 - Charlène Gouron, Etienne Peigne, Quentin Protsenko, Cyril Prouvot


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