Bioindication et bioaccumulation : Deux modèles biologiques pour la détection de la pollution atmosphérique par les hydrocarbures dans la région de Ouargla

Abstract

L’objectif de l’étude était d’évaluer l’impact de la pollution atmosphérique due aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans la région de Ouargla sur deux modèles végétaux en vue de leur utilisation potentielle comme espèce sentinelle. Le premier modèle appartient aux lichens, connus comme sensibles à des doses infimes de polluants et utilisés comme bioindicateurs. Le second est le palmier dattier, une espèce pérenne, locale et adaptée aux conditions climatiques de la zone d’étude. L’espèce lichénique, Xanthoria parietinaa été transplantée dans 3 stations de la wilaya de Ouargla, Hassi Messaoud (HMD), Haoud Berkaoui (HBK) et Ouargla centre (OGX). Une augmentation suivie d’une diminution de la teneur en composés solubles dans l’hexane après transplantation a été mise en évidence. Les lichens de la station de HMD présentent les valeurs les plus élevées par rapport aux autres stations. Globalement, le rapport MF/MS diminue pendant l’expérimentation, surtout pour HMD. La teneur en chlorophylle diminue pour les 3 stations. Cependant, si l’accumulation de composés solubles dans l’hexane est plus probablement reliée à la pollution, la chute du rapport MF/MS est quant à elle plutôt liée à la déshydratation des thalles sous l’effet de la chaleur. En conséquence, la suite du travail s'est focalisé sur une espèce locale, le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.), bien répandue et pouvant servir de sentinelle.Trois stations ont été échantillonnées, Ain Moussa (AM), Haoud Berkaoui (HBK) et Hassi Ben Abdallah (HBA). Une étude préliminaire au niveau de l’air (filtres) et du sol (sable) des stations échantillonnées, a montré la présence de 3 HAP : le phénanthrène, le fluoranthène et le pyrène avec des teneurs de l’ordre de 2 à 8ng/g de sol. Ces 3 HAP sont également présentes dans les palmes du palmier dattier pour des teneurs entre 15 et 35 ng/g de matière sèche. Leurs concentrations relatives varient d’une palmeraie à une autre, d’un HAP à l’autre et selon l’orientation. L’effet de la position des palmiers dans la palmeraie sur la teneur en HAP a aussi été démontré et peut être mis en relation avec l’orientation des vents dominants. Ces données ont été corrélées à plusieurs marqueurs biologiques mesurés sur les palmes. Toutefois, au préalable, il a été nécessaire de mieux connaitre le modèle biologique et de déterminer quelle était la couronne de palmes la plus judicieuse pour suivre les marqueurs biologiques. Un suivi de la teneur en pigments et de marqueurs du stress oxydant a donc été réalisé sur les 5 couronnes de 27 palmiers. Suivant les enzymes, l’activité est maximale dès la première année de croissance (gaiacolperoxydase, glutathion réductase, glutathion peroxydase), à 3 ans de croissance (glutathion Stransférase) ou en fin de vie (superoxyde dismutase).Une corrélation entre la teneur en pigments et les teneurs en HAP a été mise en évidence pour HBK et AM sur la couronne de palmes retenue pour la suite de l’étude. Ainsi, les pigments se sont révélés de bons marqueurs pour identifier l’impact des HAP. Il n’a pas été possible de mettre en évidence de lien entre les activités antioxydantes et la teneur en HAP. Les marqueurs du stress oxydant ainsi que les GST ne présentent aucune corrélation significative avec la teneur en HAP pour les 3 stations d'échantillonnage. Les GST, impliqués dans la détoxication, sont plus élevées àHassi Ben Abdallah (HBA) où l’on a pu mettre en évidence les teneurs les plus élevées en HAP. Par ailleurs, l’effet des HAP semble induire un comportement différent des palmiers suivant la source de la pollution. L’examen des cires épicuticulaires au microscope électronique à balayage a montré la présence de structures de protection, une croûte couvrant toute la surface des palmes, surmontée de cires épicuticulaires en forme de bâtonnets. Par ailleurs, ces cires contiennent les 3 HAP avec des teneurs similaires à celles quantifiées dans les palmes pour HBA. Cela suggère que les HAP se déposent à la surface des palmes du palmier dattier. Elles sont ainsi en partie localisées dans les cires et seule une petite partie traverserait la cuticule pour passer dans le mésophile.

The objective of the study was to evaluate the impact of air pollution from polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Ouargla’s region on two plant models for their potential use as sentinel species. The first model is for lichens, known as sensitive to small doses of pollutants and used as bio-indicators. The second one is the date palm, a perennial specie, local and adapted to climatic conditions of the study area. The lichen species, Xanthoria parietina was transplanted into three stations of the province of Ouargla, Hassi Messaoud (HMD), Haoud Berkaoui (HBK) and center of Ouargla (OGX). An increase followed by a decrease of the soluble content in the hexane after transplantation has been demonstrated. Lichens of HMD station have the highest values compared to other stations. Overall, the MF / MS ratio decreases during the experiment, especially for HMD. Chlorophyll content decreases for the three stations. However, if the accumulation of soluble compounds in hexane is most likely related to pollution, the collapse of MF / MS ratio is itself rather related to dehydration frond under the effect of heat. Accordingly, further work has focused on a local species, the date palm (Phoenix dactylifera L.), although widespread and can serve as sentinel. Three stations were sampled, Ain Mousa (AM), Haoud Berkaoui (HBK) and Hassi Ben Abdallah (HBA). A preliminary study at the air level (filters) and soil (sand) of the sampled stations, showed the presence of 3 PAHs: phenanthrene, fluoranthene and pyrene with grades in the range of 2 to 8 ng / g soil. These 3 PAHs are also found in the palms of the date palms for contents between 15 and 35 ng / g dry matter. Their relative concentrations vary from one palm grove to another, a PAH to another and depending on the orientation. The effect of the position of the date palm in the grove on the PAH content was also shown and can be correlated with the direction of the prevailing wind. These data were correlated to several biomarkers measured on the palms. However, previously it was necessary to better know the biological model and determine which was the crown of the wisest palms to track biomarkers. Monitoring the pigment content and markers of oxidative stress has been made on the 5 rings of 27 palm date. Following enzymes, activity is highest in the first year of growth (guaiacol peroxidase, glutathione reductase, glutathioneperoxidase), 3 years of growth (glutathione S-transferase) or end of life (superoxide dismutase). A correlation between the pigment content and PAH was demonstrated for HBK and AM on the on the crown of palms retained for further study. Thus, pigments proved good markers to identify the impact of PAHs. It was not possible to identify a link between antioxidant activities and the PAH content. Markers of oxidative stress and the GST are not significantly correlated with PAH content for 3 sampling stations. The GST, involved in detoxification, are higher in Hassi Ben Abdallah (HBA) where we could highlight the high levels of PAH. Furthermore, the effect of PAH appears to induce different behavior date palms following the source of the pollution. Examination of the epicuticular waxes by scanning electron microscope showed the presence of protective structures, a crust covering the entire surface of the palms, surmounted by epicuticular waxes in the form of sticks. Moreover, these waxes contain 3 PAHs with similar grades to those quantified in palms for HBA. This suggests that PAHs are deposited on the surface of the date palm palms. They are thus partially localized in waxes and only a small part would cross the cuticle to pass in the mesophilic.