Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le drainage minier acide (DMA) constitue un grave danger environnemental en raison de son potentiel à détériorer la qualité des sols et de l'eau par la libération d'effluents hautement acides et chargés de métaux. Le DMA se forme par l'oxydation des minéraux sulfurés présents dans les résidus miniers, entraînant la production d'acide sulfurique et une baisse significative du pH, souvent inférieure à 3. Cette acidification sévère entraîne la lixiviation de métaux toxiques tels que le zinc, le cuivre et le manganèse dans les eaux de drainage et les cours d'eau environnants, causant des dommages écologiques durables. La mine Aldermac au Québec, (Canada), qui a été en activité entre 1931 et 1943, illustre ces problèmes avec la distribution de 1,5 million de tonnes de résidus sur 76 hectares, entraînant des défis continus liés au DMA qui impactent encore les écosystèmes locaux et les terres agricoles. Cette étude évalue l'efficacité de l'utilisation de la chaux dolomitique, du biochar et de l'inoculation microbienne comme amendements des sols anthropisés issus de résidus miniers acides, afin de contrer les impacts négatifs du DMA sur l'établissement de cultures de saules et de peupliers. Réalisée dans un environnement de serre contrôlé à l'Université Laval, la recherche a impliqué la plantation de boutures de cinq espèces de saules (*Salix sp.*) et de huit espèces de peupliers (*Populus sp.*) dans des échantillons de sols anthropisés à base de résidus miniers acides provenant du site minier Aldermac, afin d'évaluer comment ces amendements influencent le pH du substrat minier, la biodisponibilité des métaux et la croissance des plantes. Les résultats ont démontré que la chaux dolomitique améliorait considérablement les conditions du substrat minier, augmentant le pH de 2,20 à 6,69 en moyenne et améliorant significativement les paramètres de croissance des plantes tels que la hauteur, le diamètre du tronc, le nombre de feuilles et la biomasse des pousses. *Salix miyabeana*, *Salix viminalis* et *Populus balsamifera* ont prospéré sous les traitements à la chaux, *Salix miyabeana* atteignant jusqu'à 105,66 cm de hauteur. Bien que le biochar ait été moins efficace pour modifier rapidement le pH, il a tout de même entraîné une augmentation de la biomasse des parties aériennes des plantes. Les réponses spécifiques des espèces ligneuses à l'absorption des métaux ont également été étudiées. *Salix purpurea helix* et *Populus 915-005-4* ont montré des facteurs de translocation et de bioconcentration élevés mais ont subi une mortalité totale dans les substrats miniers non amendés et ceux recevant l'inoculum seul, indiquant que des valeurs de pH très basses, associées à des valeurs élevées d'absorption de métaux ne garantissent pas la survie des plantes. En revanche, la plupart des autres espèces ont présenté des facteurs de translocation et de bioconcentration inférieurs à 1, suggérant que la phytostabilisation pourrait être une stratégie plus viable que la phytoextraction dans ces conditions. Cette étude a mis en évidence le potentiel du biochar et de la chaux dolomitique comme amendements efficaces pour l'implantation de saules et de peupliers sur les sols anthropisés issus de résidus miniers sulfureux. Le biochar, bien qu'agissant plus lentement pour réduire la disponibilité des métaux, complète les effets rapides de la chaux dolomitique sur le pH du substrat minier et la croissance des plantes. *Salix miyabeana*, *Salix viminalis* et *Populus balsamifera* ont donné des résultats prometteurs dans ces efforts de remédiation grâce à leur résilience et à leurs propriétés de stabilisation des métaux. Des études complémentaires devraient permettre d'optimiser les techniques d'inoculation microbienne et d'évaluer l'efficacité à long terme de ces amendements renforcer les pratiques de phytoremédiation et gérer efficacement les sites affectés par le DMA. / Acid mine drainage (AMD) presents a severe environmental and public health hazard due to its potential to deteriorate soil and water quality through the release of highly acidic and metal-laden effluents. AMD forms from the oxidation of sulfide minerals in mine tailings, resulting in sulfuric acid production and a significant drop in pH, often below 3. This severe acidification leaches toxic metals such as zinc, copper, and manganese into drainage waters and water bodies, causing enduring ecological damage. The Aldermac mine in Quebec, Canada, which operated between 1931 and 1943, exemplifies these issues with its distribution of 1.5 million tons of tailings across 76 hectares, causing ongoing AMD challenges that continue to impact local ecosystems and agricultural lands. This study evaluates the effectiveness of dolomitic lime, biochar, and microbial inoculation as soil amendments to counteract the negative impacts of AMD. Conducted in a controlled greenhouse environment at Laval University, the research involved planting cuttings from five willow (*Salix sp.*) and eight poplar (*Populus sp.*) species in AMD-affected soils from the Aldermac site to assess how these amendments affect soil pH, metal bioavailability, and plant growth. The findings demonstrated that dolomitic lime substantially improved soil conditions, raising pH from an average of 2.20 to 6.69 and significantly enhancing plant growth metrics such as height, trunk diameter, leaf count, and shoot biomass. *Salix miyabeana*, *Salix viminalis*, and *Populus balsamifera* thrived under lime treatments, with *Salix miyabeana* reaching up to 105.66 cm in height. While biochar was less effective in rapidly altering pH, it still led to an increase in shoot biomass. Species specific responses to metal uptake were also studied in the experiment. *Salix purpurea* helix and *Populus* 915-005-4 displayed high metal translocation and bioconcentration factors but suffered total mortality in unamended and inoculum-only substrates, indicating that very low pH values, combined with high metal uptake values, do not guarantee plant survival. In contrast, most other species exhibited translocation and bioconcentration factors below 1, suggesting that phytostabilization may be a more viable strategy than phytoextraction under these conditions. The research highlighted the potential of biochar and dolomitic lime as effective tools for managing AMD-impacted soils. Biochar, although acting more slowly to reduce metal availability, complements dolomitic lime's rapid effects on the pH of mining substrate and plant growth. *Salix miyabeana*, Salix viminalis*, and *Populus balsamifera* have shown notable results in these remediation efforts due to their growth resilience and metal stabilization properties. Further studies should refine microbial inoculation techniques and assess the long-term effectiveness of these soil amendments to advance phytoremediation practices and effectively manage AMD-affected sites.

Le bois, ou le xylème secondaire, est le produit de la différenciation des cellules cambiales en cellules vasculaires spécialisées lignifiées telles que les fibres et les éléments de faisceaux. Chez les herbacées de nombreuses évidences ont été rapportées quant à l'implication de facteurs de transcription de type Homéodomaine Leucine Zipper de classe III (HD-Zip III) dans la régulation du développement du xylème primaire. À la lumière de évidences rapportées chez les herbacées l'hypothèse que nous avons voulu tester est que les HD-Zip III de peupliers auraient acquis des fonctions liées au développement du xylème secondaire. Pour tester cette hypothèse, nous avons choisit deux objectifs généraux : Tout d'abord 1) celui de caractériser l'abondance des transcrits de HD-Zip III dans le cambium par rapport à d'autres tissues. Et 2) caractériser de l'effet de la surexpression de HD-Zip DI chez des peupliers transgéniques, PtHB-1 et PtHB-5 respectivement homologues de REVOLUTA et AtHB-8. Ceci est une façon indirecte de lier leur fonction dans le développement vasculaire, s'ils altèrent la differentiation de fibres ou le développement général des tissus vasculaires. À la lumière des résultats, l'analyses d'expression des transcrits de HD-Zip III nous avons conclue qu'ils sont tous présent dans le xylème secondaire en formation (cambium). Néanmoins, un gène se distingue des autres : PtHB-5, qui présente le patron d'expression le plus spécifique au cambium. Finalement, la surexpression du gène PtHB-1 chez des peupliers transgéniques a mit en évidence son implication dans la formation du xylème primaire, par contre cette expérience ne nous a pas permis de conclure à propos de son implication potentielle dans le xylème secondaire.