Le polychlorure de vinyle (PVC) plastifié est un plastique très présent dans les collections patrimoniales et dans un état de conservation jugé souvent médiocre. Les dégradations les plus fréquentes sont l’exsudation et la perte de souplesse des objets qui sont liées à la migration progressive du plastifiant vers la surface du matériau.Les travaux de thèse visaient à mieux comprendre les processus d’altération des objets en PVC plastifiés et à préconiser des conditions de conservation et des traitements de restauration. Cette étude a été réalisée en parallèle sur des PVC de formulation simplifiée et sur des PVC anciens vieillis naturellement en musée. La cinétique de migration du plastifiant et les modifications structurales des chaînes PVC ont été caractérisées au cours d’un vieillissement artificiel des films réalisé dans les conditions les plus représentatives d’un environnement muséal d’exposition ou de conservation.L’impact du nettoyage des surfaces a été étudié en terme d’efficacité mais surtout de dégradation ultérieure du PVC et notamment de réapparition des exsudats. L’effet de différents conditionnements sur le vieillissement des PVC souples, nettoyés ou non, a également été évalué. Des matériaux d’emballage régulièrement utilisés par les restaurateurs ont été considérés.Ces travaux ont permis d’apporter un éclairage sur l’effet des méthodes utilisées lors de la restauration et la conservation des œuvres en PVC plastifié. / Plasticized polyvinyl chloride (PVC) is a plastic widely used in patrimonial collections but its state of preservation is often considered as poor. The most frequent degradations are the exudation and the loss of flexibility of objects which are related to the progressive migration of the plasticizer towards the surface of the material.The project thesis aimed to better understand the alteration of plasticized PVC objects and predict conditions of conservation and restoration treatments.This study was conducted with both a simplified formulation of PVC and an ancient PVC naturally aged in museum.The kinetics of plasticizer migration and structural modifications of PVC chains were characterized during artificial ageing of films conducted through the most representative conditions of a museum environment of exposure or conservation.The impact of surface cleaning was studied in terms of efficiency but also subsequent degradation of the PVC, in particular the recurrence of exudates. The effect of different conditionings on the ageing of flexible PVC, either cleaned or not, was also estimated. Packaging materials frequently used by conservators have been considered.This work allowed achieving new insights on the effect of methods used for conservation and preservation of plasticized PVC artefacts.

Parmi les matériaux qui ont été exploités dans l'Antiquité, les substances organiques sont probablement les plus difficiles à étudier en raison de leur altération partielle ou totale en raison de leur nature organique. Issus de biomatériaux organiques tels que les résines, la cire d'abeille, les graisses animales ou les huiles végétales, ils sont conservés en faible quantité comme résidus organiques amorphes et sont souvent difficiles à détecter sur le terrain archéologique. Ils témoignent de l'utilisation de produits d'origine animale, végétale et fossile qui ont une grande importance pour divers aspects de la vie humaine, notamment l'alimentation, la médecine, les rituels funéraires, ainsi que les activités économiques et techniques. Comme ils n'ont pas d'attributs morphologiques reconnaissables, la seule façon de déterminer leur nature et leur origine repose sur l'élaboration de stratégies analytiques qui permettent d'élucider leur composition chimique. Ces substances ont des caractéristiques communes dans le domaine de l'archéologie et de la chimie : elles sont constituées de mélanges moléculaires complexes qui sont souvent conservés en faible quantité. Dans certains cas, ces matériaux ont été mélangés avec divers adjuvants tels que la cire d'abeille, les huiles végétales, les graisses animales, l'argile et l'ocre, entre autres, qui devront également être pris en considération pour la caractérisation des objets qui appartiennent au patrimoine culturel. Nous concentrons nos recherches sur les exsudats et les goudrons de plantes frais et fossiles qui ont été largement utilisés depuis la préhistoire en Europe. Concernant l'étude des substances organiques fraîches, des recherches ethnoarchéologiques ont été menées en collaboration avec le projet ONGUENT (Goudrons végétaux à usage médicinal en Méditerranée : passés et présents. Burri, Sylvain/Traces, Toulouse) afin d'identifier et de caractériser la composition chimique et d'établir les biomarqueurs des goudrons de conifères ethnoarchéologiques de Cupressaceae et Taxaceae (Juniperus oxycedrus, Juniperus thurifera, Taxus baccata, Tetraclinis articulata) provenant de techniques anciennes du Haut Atlas au Maroc. En comprenant les méthodes de fabrication des échantillons ethnoarchéologiques et en évaluant les différentes techniques employées dans leur production, il est possible d'obtenir des données de référence sur les matériaux contemporains. D'autre part, des échantillons archéologiques ont été analysés sur différents sites entre l'Europe et l'Asie au moyen des méthodes FTIR, SEM, DI-MS, et GC-MS. La caractérisation biomoléculaire de produits naturels tels que le goudron d'écorce de bouleau et la résine de pin a été soulevée. Par ailleurs, des mélanges de résine de pin avec du goudron d'écorce de bouleau et de résine de pin avec une espèce appartenant à la famille des Burseraceae ont été identifiés. / Among the materials that have been exploited in ancient periods, organic substances are probably the most challenging to study due to their partial or total alteration in consequence of their organic nature. Issued from organic biomaterials such as resins, beeswax, animal fats or plant oils, they are preserved in low amount as amorphous organic residues and are often difficult to detect at the archaeological field. They give evidence for the use of animal, plant and fossil products that were of great importance for various aspects of human life, including diet, medicine, funerary rituals, as well as economic and technical activities. Because they lack recognizable morphological attributes, the only way to determine their nature and origin relies on the development of analytical strategies that allow elucidation of their chemical composition. These substances share common features in the field of archaeology and chemistry: they are made of complex molecular mixtures which are often preserved at low amount. In some cases, these materials were mixed with various adjuvants such as beeswax, plant oils, animal fats, clay, and ochre, among others, that will also need to be considered for the characterization of the objects that belong to the Cultural Heritage. We focus our research on fresh and fossil plant exudates and tars that have been largely used since prehistory onwards in Europe. Concerning the study of fresh organic substances, ethnoarchaeological research has been carried out in collaboration with the ONGUENT project (Goudrons végétaux à usage médicinal en Méditerranée: passés et présents. Burri, Sylvain/Traces, Toulouse) in order to identify and characterize the chemical composition and establishing the biomarkers of the ethnoarchaeological conifer tars from Cupressaceae and Taxaceae (Juniperus oxycedrus, Juniperus thurifera, Taxus baccata, Tetraclinis articulata) obtained from antique techniques in the High Atlas, Morocco. By understanding the manufacturing methods of ethnoarcheological samples and to assess the different techniques employed in their production, it is possible to obtain a reference data on contemporary materials.On the other hand, archaeological samples were analyzed from different sites between Europe and Asia by means of FTIR, SEM, DI-MS, and GC-MS methods. Biomolecular characterization of natural products such as birch bark tar and pine resin were raised. Besides, mixtures between pine resin with birch bark tar and pine resin with a species belonging to the family of Burseraceae were identified.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le méthane est un gaz à effet de serre et ses principales sources d’émissions anthropiques sont les sites d’enfouissement (décomposition anaérobique de déchets) et l’élevage de bovins laitiers (fermentation entérique des ruminants). Il a été démontré que le biorecouvrement d’oxydation passive de méthane (BPOM) dans les sites d’enfouissement est une technologie techniquement et économiquement viable pour la diminution des émissions fugitives du méthane. Ce recouvrement favorise le développement et la croissance des micro-organismes (bactéries méthanotrophes). La biofiltration est une technologie qui aide à la dégradation aérobie du méthane. Pendant ce processus, la pollution de l’air passe à travers les macropores de matériau filtrant, dans notre cas le mélange de compost et de la paille. Ce mélange de matériaux a été choisi par diverses recherches dans le groupe de géo-environnement. Ces matériaux ont bien répondu au développement et à la croissance d’organismes méthanotrophes responsables de l’oxydation du CH4. C’est pour cette raison que ces systèmes sont exploités dans les sites d’enfouissement et dans le secteur de l’agriculture, car ils aident à contrôler les émissions fugitives de CH4 dans l’atmosphère. Les objectifs généraux de ce projet sont de comparer l’effet relatif d’un conditionnement à un débit de méthane en fonction d’un conditionnement à un type de racines sur le potentiel d’oxydation du méthane, de déterminer l’influence de la variation de la température dans les biofiltres et, au final, d’étudier le potentiel d’oxydation du méthane dans la rhizosphère de diverses plantes dans différents types du sol. Les quatre essais de laboratoire à l’échelle seront : les trois essais d’oxydation du méthane dans les pots Masson, l’acclimatation dans des seaux et des essais d’oxydation du CH4 en colonnes avec les systèmes de refroidissement. Les résultats ont montré que même s’il existe une différence moyenne de la consommation de CH4 pour le sol rhizosphérique qui a été modérément pré-exposé, aucune différence statistiquement significative n'a été trouvée dans les paramètres cinétiques de l'oxydation du CH4 (temps de latence et demi-vie) de tous les sols rhizosphériques, ce qui suggère que l'oxydation du méthane ne dépend pas des espèces de plantes ou des niveaux de préexposition au CH4, pour les sols et les plantes testés ici. Les valeurs de taux d'oxydation obtenues étaient plus élevées que celles rapportées dans la littérature révisée pour les sols de couverture des sites d'enfouissement. Les études scientifiques de terrain de biofiltration ont montré que la température interne des biofiltres est plus stable et supérieure à la température ambiante. Nos résultats de laboratoire de 15°C internes (qui équivaut à -30°C température ambiante) nous permettent de soupçonner une efficacité de 70% en conditions hivernales pour les fermes laitières. Les efficacités peuvent s’améliorer jusqu’à 90% en conditions estivales.

Dans l’objectif de redynamiser la culture des protéagineux, il est primordial d’améliorer la gestion du risque lié à Aphanomyces euteiches, agent responsable de la pourriture racinaire du pois. Le manque de connaissances sur les mécanismes d’infection d’A. euteiches constitue un frein à l’élaboration de stratégies de contrôle durable. Dansl’optique d’étudier les premières étapes du processus infectieux d’A. euteiches, laconstruction d’une souche A. euteiche-GFP a été entreprise. Transfecter A. euteiches aura permis d’assurer (i) la production de protoplastes par digestion enzymatique du mycélium puis (ii) d’insérer le gène gfp par la méthode de transfection chimique PEG-CaCl2 et (iii) de constater l’insertion stable du gène gfp dont l’expression s'est avérée transitoire. En parallèle, dans l’objectif d’apporter des éléments de réponses quant aux rôles des exsudats racinaires et du Root Extracellular Trap (RET) dans les réactions de défense du pois, une étude comparée des interactions entre Pisum sativum (plante sensible) et Vicia Faba (plante tolérante) au pathogène A.euteiches a été réalisée durant les premières phases de l’infection. Alors que de nombreuses variations au niveau de la composition polysaccharidique du RET et des exsudats ont été observées chez le pois, la féverole a présenté des modifications marginales. Chez le pois, l’infection est intense et rapide alors qu’elle semble réduite chez la féverole. La féverole repousse les zoospores tandis que le pois infecté les attire davantage. La féverole semble pouvoir protéger le pois au travers de mécanismes de communication qu’il convient de caractériser. L’ensemble de ces résultats semblent prometteurs dans le développement de méthode de lutte contre la pourriture racinaire du pois. Enfin, l’étude des propriétés bio-physico-chimiques des sols susceptibles de conditionner l’apparition de la maladie ont permis de confirmer la corrélation positive entre la densité d’inoculum du pathogène et le potentiel infectieux (PI) dans des sols naturellement infestés : les sols possédant des teneurs élevées en sable ou en calcium s'avèrent défavorables au développement de la maladie. Cette étude a aussi permis de mettre en évidence une influence possible des communautés microbiennes des sols, susceptibles d’influencer le processus infectieux d’A.euteiches / Aphanomyces euteiches is a pathogenic oomycete considered to be the most damaging root disease of pea crops in the world and there is currently no registered pesticide for its control. Crop management is the most efficient tool to control root rot, and avoidance of infested soil seems to be the optimal solution. Mechanisms related to A. euteiches root colonization remain poorly understood. In order to better understand A.euteiches infectious cycle, a polyethylene glycol (PEG) – calcium chloride (CaCl2) transformation protocol has been perfected in order to stably express the reporter gene GFP. The data show for the first a transient expression of green fluorescent protein (GFP) which can be observed in A.euteiches mycelium, a Saprolegnia oomycete. Vector pGFPN, containing the ham34 promoter and terminator of the Peronospora oomycete Bremia Lactucae, was introduced in A.euteiches protoplasts. Transient expression of GFP could be observed in A. euteiches mycelium by confocal microscopy. qPCR analyses confirmed the actual gfp gene insertion in its genome. Meanwhile, the influence of both pea and faba bean root extracellular trap (RET) and root exudates has been explored for A. euteiches zoospores by chemotaxis assays, microscopic observations and oomycete DNA quantification. Reciprocally pea and faba bean roots responses to A. euteiches infection have been studied at early stage of infection by biochemical analysis of cell wall polymer content in the RET and root exudates. Whereas infected pea root exudates stimulated A.euteiches zoospores attraction, faba bean exudates had a repellent effect on zoospores. In response to infection, arabinogalactan protein content of root pea exudates was altered. Interestingly, A.euteiches colonization was less intense on faba bean root surface and protect pea root at early stage of infection. Finally, the correlation between inoculum quantity in infested and the inoculum potential (IP) in field has been confirmed by qPCR. Analyses of the influence of abiotic soil parameters on the disease showed that a high calcium concentration or sand content negatively impact the IP. Furthermore, microbial communities proved to play a role in the expression of the disease in some soils. Metagenomics could be applied in order to provide new directions in managing this disease.

La phytoremédiation, la technique de bioremédiation qui utilise les plantes, est considérée comme une technologie « verte » et efficace pour décontaminer des sols pollués aux hydrocarbures. Les plantes agissent essentiellement à travers la stimulation des microorganismes de la rhizosphère, où l’exsudation racinaire semble être le moteur majeur de l’activité microbienne qui s’y déroule. Beaucoup de gènes responsables de l’adaptation bactérienne, dans le sol contaminé ou dans la rhizosphère, semblent être portés par les plasmides conjugatifs et transférés entre les bactéries. Une meilleure compréhension de ce phénomène pourrait améliorer le développement de techniques de manipulation du microbiome rhizosphérique afin d’accélérer la bioremédiation. Le but de cette recherche est d’étudier le plasmidome, soit le contenu total en plasmides, de la rhizosphère de saules provenant d’un sol contaminé aux hydrocarbures. Des analyses métagénomiques, de données obtenues à partir d’un séquençage Illumina, ont été utilisées pour étudier les fonctions portées par les plasmides. Nos résultats ont indiqué un fort effet de la contamination aux hydrocarbures sur la composition des plasmides. De plus, les plasmides contenaient des gènes impliqués dans de nombreuses voies métaboliques, telles que la biodégradation d’hydrocarbures, la production d’énergie, la transduction du signal, le chimiotactisme, et les métabolismes des sucres, acides aminés et métabolites secondaires. À ce jour, c’est la première étude de métagénomique comparative documentant la diversité des plasmides dans un contexte de phytoremédiation. Ces résultats fournissent de nouvelles connaissances sur le rôle du transfert latéral de gènes dans l’adaptation bactérienne dans la rhizosphère et dans le sol contaminé aux hydrocarbures. / Phytoremediation, a bioremediation technique that uses plants, is considered to be an effective and affordable “green technology” to clean up hydrocarbon contaminated soils. Plants essentially act indirectly through the stimulation of rhizosphere microorganisms. Root exudation is thought to be one of the predominant drivers of microbial communities in the rhizosphere and is therefore a potential key factor behind enhanced hydrocarbon biodegradation. Many of the genes responsible for bacterial adaptation in contaminated soil and the plant rhizosphere are thought to be carried by conjugative plasmids and transferred among bacteria. A better understanding of these phenomena could thus inform the development of techniques to manipulate the rhizospheric microbiome in ways that improve hydrocarbon bioremediation. This research aims to study the plasmidome (the overall plasmid content) in the rhizosphere of willow growing in hydrocarbon contaminated and non-contaminated soils, as compared with unplanted soil. Metagenomic analyses based on Illumina sequencing were used to highlight functions carried by plasmids. Our results indicate a strong effect of hydrocarbon contamination on plasmid composition. Furthermore, plasmids harbored genes involved in several metabolic pathways, such as hydrocarbon biodegradation, energy production, signal transduction, chemotaxis, metabolisms of carbohydrates, amino acids and secondary metabolites. To date, this is the first comparative soil metagenomics documenting the plasmidome diversity in a phytoremediation system. The results provide new knowledge on the role of lateral gene transfer in the bacterial adaptation in rhizosphere and in hydrocarbon contaminated soil.

La coiffe racinaire est cruciale à la croissance et survie du méristème subapical de racine. Elle libère des cellules frontières (CFs) qui assurent la protection de l’apex racinaire. Les CFs associées à leur mucilage forment le piège extracellaire de racine (RET). La caractérisation du RET et des exsudats racinaires de trois essences ligneuses sahéliennes à partir de plantules cultivées in vitro a été réalisée. B. aegyptiaca et A. raddiana prospèrent dans les zones semi-arides, à l’opposé de T. indica. La morphologie des CFs et l’organisation du RET ont été déterminées par microscopie. La compostion en glycopolymères et la détection des arabinogalactanes proteines (AGPs) dans le RET et les exsudats racinaires ont été déterminées par des analyses biochimiques. L’effet des exsudats racinaires sur la croissance d’Azospirillum brasilense, une bactérie bénéfique pour la plante a été évalué. B. aegyptiaca produit des CFs de type border cells (BCs) alors que les autres Fabaceae produisent des BCs et des border-like cells. Les BCs sont entourées d’un dense mucilage riche en polymères de paroi. Le RET et les exsudats racinaires issus de B. aegyptiaca et A. raddiana sont plus riches en AGPs que ceux provenant T. indica. Les AGPs pourraient contribuer à la survie des plantules dans un contexte semiaride. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives de recherche concernant l'implication du RET dans la survie des plantes à l'aridité. / The root cap is primordial for seedling growth and supports root apical meristem integrity. The root cap releases root border cells (RBCs) that surround the root tip and ensure seedling protection against numerous stresses. RBCs and their associated mucilage form the root extracellular trap (RET). Here, RET and root exudate characterization of three Sahelian woody seedlings are performed. In contrast to B. aegyptiaca and A. raddiana which thrive in semi-arid areas, T. indica is more sensitive to drought. B. aegyptiaca, A. raddiana and T. indica seedlings were sub-cultured in vitro. RBC morphologies and RET organization were determined using microscopic approaches. The polysaccharide composition and arabinogalactan protein (AGP) content were determined by biochemical approaches in the RET and the root exudates. Moreover, the effect of root exudates on the growth of Azospirillum brasilense a plant benefical bacteria has been performed. While B. aegyptiaca produces only border cell (BC) type, the two Fabaceae seedlings release both BCs and border-like cells (BLCs). BCs are enclosed in a dense mucilage enriched in cell wall polymers. Compared to T. indica, RET and root exudates of B. aegyptiaca and A. raddiana include more abundant AGPs. In this context, AGPs could contribute to woody seedling survival. This work opens new research perspectives regarding involvement of RET in plant survival to aridity.

Les sols représentent une ressource non renouvelable qui soutient 95% de la production alimentaire mondiale. Cependant, les sols sont de plus en plus impactés par la pollution chimique anthropique, menaçant la santé humaine et l’environnement. Parmi les polluants les plus répandus dans les sols, l'arsenic est aussi l’un des plus dommageables pour la santé humaine, touchant près de 200 millions de personnes dans le monde. Pour limiter la contamination des sols, les approches conventionnelles de remédiation reposent principalement sur l'excavation et l'enfouissement des sols contaminés, mais sont incompatibles avec les grandes surfaces concernées par la contamination chimique, pouvant s’étendre sur des millions d’hectares. Une solution novatrice utilise les plantes et les microorganismes associés pour extraire, dégrader ou stabiliser les contaminants in situ dans une approche dite de phytoremédiation. L'exsudation d'une grande diversité de métabolites des racines dans le sol environnant serait un mécanisme essentiel qui permet aux plantes de tolérer et de détoxifier les contaminants du sol. Cependant, l’environnement chimique de la rhizosphère et les interactions complexes entre les exsudats racinaires et les contaminants restent largement inconnus. L'objectif de cette thèse est de faire progresser la compréhension de l'exsudation racinaire en réponse à la contamination et de son impact sur le devenir de l'arsenic dans la rhizosphère. Le Chapitre 1 rapporte un nouveau système de croissance à petite échelle, hautement reproductible, développé pour capturer et caractériser les exsudats racinaires. En utilisant une analyse métabolomique non ciblée basée sur la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse, l’espèce légumineuse Lupinus albus a été examinée pour identifier les différences significatives dans l’exsudation d’un large spectre de composés dans la rhizosphère. Cette approche a révélé les classes prédominantes de composés exsudés et leurs variations en réponse à la contamination, notamment les coumarines, connues pour être impliquées dans les stratégies d'acquisition de nutriments chez les plantes, ainsi que l'exsudation inattendue de phytochélatines, connues pour participer à la complexation et à la détoxification intracellulaire de l'arsenic. Pour confirmer l'exsudation des phytochélatines, une expérience supplémentaire a été menée et a permis de valider l'exsudation des phytochélatines comme mécanisme potentiel de tolérance à l'arsenic dans la rhizosphère. Le Chapitre 2 examine plus en détail les mécanismes d'exsudation des phytochélatines et leurs interactions avec l'arsenic chez Lupinus albus. Grâce à l'inhibition chimique des principales voies de synthèse et d'exsudation des phytochélatines, ce chapitre fournit les premières observations de l’exsudation active de complexes arsenic-phytochélatine chez les plantes, pouvant jouer un rôle critique dans la détoxification de l'arsenic. À partir de ces observations, le chapitre 2 propose une révision du modèle actuel d'efflux d'arsénite des racines et met en évidence l'exsudation de complexes arsenic-phytochélatine comme mécanisme jusque-là inconnu de détoxification chez les plantes. Dans le Chapitre 3, les différentes stratégies employées en réponse à la contamination à l'arsenic chez Lupinus albus et Salix miyabeana sont explorées en profondeur par différents essais en pots et à plus grande échelle, directement sur le terrain. Ces deux espèces, illustrant différents traits fonctionnels importants pour la phytoremédiation, révèlent des adaptations distinctes ainsi que des stratégies d’exsudation conservées en réponse à l'arsenic. Les résultats présentés dans ce chapitre révèlent en particulier le rôle central de l'exsudation de phytochélatines dans la rhizosphère de ces deux espèces, pourtant éloignées phylogénétiquement. Notamment, la découverte de complexes phytochélatine-arsenic dans la rhizosphère des deux espèces souligne l'importance des mécanismes extracellulaires dans la détoxification de l'arsenic chez les plantes. De plus, les mesures sur le terrain soutiennent les implications de l'exsudation des phytochélatines en tant qu’adaptation à l'exposition à l'arsenic en conditions réelles. En résumé, ce chapitre fournit de nouvelles perspectives sur l'interaction complexe entre les plantes et les sols lors de la phytoremédiation de l'arsenic. Dans l'ensemble, cette thèse présente de nouvelles stratégies d'exsudation chez deux espèces phytoremédiatrices majeures et apporte de nouvelles connaissances sur la façon dont l'investissement de ressources dans la rhizosphère peut aider les plantes à tolérer, voire à surmonter, l'effet de la pollution anthropique sur l'environnement. Comprendre ces interactions naturelles est essentiel pour aider à concevoir des stratégies de gestion durables des terres, visant à réduire l'impact à long terme des activités humaines sur les sols. / Soils represent a non-renewable resource supporting 95% of global food production. However, soils face increasing threats from anthropogenic chemical pollution, creating an environmental burden impacting human and environmental health worldwide. Arsenic is one of the most widespread soil contaminants, thought to affect over 200 million people globally and posing substantial threats to public health. To limit contamination of soils, conventional remediation approaches rely on soil excavation and burial, but are incompatible with the extensive problem of soil contamination, often impacting millions of hectares. An innovative solution is to use phytoremediation to harness plants' natural abilities to extract or degrade soil contaminants. The exudation of a wide diversity of metabolites from roots into the surrounding soil is thought to be an essential mechanism used by plants to modify challenging soil environments. However, the extent and variation of root exudation remains largely uncharacterised for many important crops. The objective of this thesis is to advance the understanding of root exudation in response to contamination and how it impacts the fate of arsenic in the rhizosphere. Chapter 1 reports a novel small-scale but highly reproducible growth system developed to capture and characterise root exudates. Using untargeted liquid chromatography-tandem mass spectrometry-based metabolomic analysis, the leguminous crop white lupin (Lupinus albus) was scrutinised to identify significant differences in exuded compounds within the rhizosphere. This approach revealed the predominant classes of exuded compounds in response to contamination, including coumarins, known to be involved in plant nutrient acquisition strategies, as well as unexpected phytochelatin exudation, known to participate in intracellular arsenic complexation and detoxification. A validatory experiment was conducted and confirmed the exudation of phytochelatins as a potential arsenic tolerance mechanism for rhizosphere detoxification. Chapter 2 further investigates the mechanisms of phytochelatin exudation and their interactions with arsenic in Lupinus albus. Through chemical inhibition of key root exudates synthesis and exudation mechanisms, this chapter provides the first evidence that plants actively exude arsenic-phytochelatin complexes, which may function as a critical step for arsenic detoxification and tolerance. From this evidence, Chapter 2 provides a tentative revision of the current model of arsenite efflux from roots and demonstrates that arsenic-phytochelatin exudation may be an active mechanism conferring arsenic tolerance. In Chapter 3, the different strategies employed in response to arsenic contamination in Lupinus albus and Salix miyabeana were extensively scrutinised in larger-scale pot and field trials, to capture the diversity of rhizosphere metabolites within constructed and real-world soils. These species, illustrating different important functional traits for phytoremediation, revealed distinct as well as more conserved root exudate adaptations to arsenic. Most importantly, the findings presented in this chapter reveal a conserved and pivotal role for extracellular phytochelatin exudation in the rhizosphere of these distantly related phytoremediating species. The discovery of phytochelatin-arsenic complexes in the rhizosphere of both species underscores the importance of extracellular mechanisms in plant arsenic detoxification. Furthermore, field assessments supported the real-world implications of phytochelatin exudation as an adaptive response to arsenic exposure. In summary, this chapter provides novel insights into the complex interplay between plants and soils in arsenic phytoremediation. Overall, this thesis presents novel exudation strategies in two major phytoremediation species and brings new knowledge on how investment of resources in the rhizosphere can help plants tolerate, or even overcome, the effect of anthropogenic pollution upon the natural environment. Understanding these mechanisms is vital to devise sustainable land management strategies to reduce the long-term impact of human activity on soils around the world.