Ce travail a comme objectif d’explorer le potentiel de bioremédiation de plantes et de rhizobactéries pour la réhabilitation des sols de sites miniers dans la région de Marrakech. Nous avons isolé des souches rhizosphériques et nodulaires des racines de fève et de plantes indigènes des sites miniers Draa Sfar et Kettara. Plusieurs isolats ont montré une bonne tolérance aux ETM allant jusqu’à 25 mg/l de Cu, 200 mg/l de Pb et 150 mg/l de Zn. Les souches tolérantes aux métaux ont fait l’objet de criblage pour déterminer leurs caractères PGPR (production d’exopolysaccharides, sidérophores, AIA et activité antifongique). En présence du sol minier amendé avec le sol agricole, la fève a montré une capacité à accumuler les métaux différemment d’un métal à l’autre. Le Pb a été peu mobile dans les parties aériennes des plantes, et n’a pas atteint les graines. Le Zn a été le métal le plus transloqué vers les parties aériennes bien que sa quantité soit importante au niveau des racines. Le Cu a été accumulé plutôt dans les racines des plantes. Le Zn et le Cu ont été transloqués aux graines mais à des teneurs significativement faibles. L’inoculation par les bactéries PGPR a permis de mieux accumuler le Cu dans les plantes notamment dans la partie racinaire. L’inoculation mixte PGPR-rhizobia a amélioré l’absorption du Zn dans les plantes notamment dans la partie aérienne. Les analyses in natura sur ces sites miniers fortement contaminés par des métaux lourds indiquent que le microbiote a évolué, devenant tolérant à la pollution à long terme par les métaux lourds et adapté aux plantes indigènes elles-mêmes capables de tolérer et d'accumuler les métaux lourds. / This work aims to explore the potential of plant and rhizobacteria for bioremediation in mining soil in Marrakech region. Rhizospheric and nodules strains were isolated from faba bean roots and native plants growing in Draa Sfar and Kettara mining sites. Several isolates showed good tolerance to metals up to 25 mg/l of Cu, 200 mg/l of Pb and 150 mg/l of Zn. The tolerant strains to metals were screened for their PGPR characteristics (production of exopolysaccharides, siderophores, IAA and antifungal activity). In mining soil amended with agricultural soil, faba bean showed an ability to accumulate metals differently. Pb was not very mobile in shoots, and did not reach the seeds. Zn was the most translocated metal to the aerial parts although its amount was important in roots. Cu was accumulated rather in the roots of plants than shoots. Zn and Cu were translocated to seeds but at significantly lower levels. The inoculation with PGPR bacteria allowed Cu to accumulate better in plants, particularly in roots. Whereas the PGPR-rhizobia mixed inoculation improved the absorption of Zn in plants, especially in shoots. In natura investigation of mining sites heavily contaminated with heavy metals (HMs) indicates that microbiota has evolved, becoming tolerant to long-term HMs pollution and adapted to indigenous plants themselves able of tolerating and accumulating HMs.

Sur le site de la friche industrielle de l'Escalette dans le parc national des Calanques (Marseille), une réflexion alliant écologie de la restauration et phytoremédiation est menée dans le but d'optimiser les fonctions écosystémiques qui limitent les transferts d'éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) des sols. Une caractérisation in situ de la composition et la structure des communautés végétales natives et spontanées a été menée sur des sites fortement contaminés, permettant de sélectionner des plantes tolérantes. La réponse de deux espèces pérennes natives à l'hétérogénéité de la contamination des sols en ETMM a été évaluée in situ, notamment via l'analyse des interactions sol-plantes microorganismes de la zone rhizosphérique. Enfin, des essais de restauration écologique des communautés végétales natives, basés sur la capacité de plantes natives tolérantes à stabiliser les ETMM et les dynamiques de résilience des communautés végétales, ont été menés sur une zone fortement contaminée. Les résultats indiquent qu'un siècle de contamination en ETMM a affecté de façon significative les communautés végétales en terme de composition, diversité et structure. Ils mettent en évidence une tolérance des plantes natives impliquant des microorganismes symbiotiques. Les résultats préliminaires des essais de restauration écologique confirment le choix d'espèces natives pour relancer une dynamique de végétation sur sols très contaminés et l’importance de créer des microsites favorables dans des milieux (semi-)arides hétérogènes. Ils apportent une contribution au développement d'écotechnologies pour la restauration des sols contaminés dans un contexte méditerranéen. / On the Escalette brownfield, included in the area of the Calanques National Park (Marseille, southeastern France), a research project combining restoration ecology and phytoremediation is carried out, in order to optimize the ecosystem functions which limit the transfers of metals and metalloids (MM) and to restore the functions of the contaminated soils. We developed an in situ characterization approach of the composition and structure of plant communities that grow on MM contaminated sites. This enabled the selection of native plants, tolerant to high concentrations of MM. In a second step, the response of two native perennial species to surface and depth heterogeneity of MM soil contamination was evaluated in-situ, regarding the soil-plant-microorganism interactions at the rhizosphere level. Finally, ecological restoration trials of native plant communities were carried out in a polluted hotspot, based on the ability of native plants to stabilize MM and the resilience dynamics of plant communities.The results indicated that a century of MM pollution pressure produced a significant correlation with plant community dynamics in terms of composition, diversity and structure. They showed that the tolerance of native plants involves symbiotic microorganism interactions. Preliminary results from ecological restoration trials confirmed the method for native plants species selection to recover a vegetation dynamic on highly polluted soils and the importance of creating favorable microsites in heterogeneous (semi-)arid environments. They contribute to the development of ecotechnologies for the restoration of contaminated soils in a Mediterranean context.

Les objectifs de cette thèse ont été de contribuer à l'évaluation des niveaux de contamination en éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) des sols du site de l'ancienne fonderie de plomb de l'Escalette (sud-est de Marseille), d'en approcher les processus de transport et transfert dans l'environnement en particulier leurs mobilités dans le sol et leurs transferts aux plantes. La contribution à l'établissement d'une cartographie de la contamination sur un périmètre plus vaste que celui de l'usine (zone des Calanques) a permis de mettre clairement en évidence l'impact de cette dernière. Sur le site industriel, les formes et niveaux de contamination des sols diffèrent d'une zone à l'autre. Les sols formés en surface des crassiers se caractérisent par leurs fortes teneurs en Cu, Zn et Pb, dont les fractions mobilisables sont notables (2 à 30%), l'influence des scories est nette. Les sols prélevés à proximité de la cheminée présentent les plus fortes contaminations en Pb, Sb et As, avec de 10 à 30% de fractions mobilisables. Cette contamination est liée aux émissions anciennes via la cheminée rampante mais aussi à la dégradation de cette dernière. Le potentiel de libération des éléments As et Sb des sols de ces 2 zones conduirait à leurs stockages dans des décharges pour déchets dangereux. Les essais de solubilisation en milieu acide ont mis en évidence des risques pour la santé par ingestion concernant Pb et As. Les zones en proche périphérie de l'usine sont moins impactées mais sont néanmoins considérées comme fortement contaminées. G. alypum et R. officinalis, présentes sur le site, sont tolérantes aux ETMM et peuvent les accumuler. / The overall objective of this thesis was to contribute to the assessment of the level of contamination by trace metals and metalloids (TMM) on the site of Escalette (a former lead smelter in southeastern Marseille). The study of TMM transfer and transport processes on this site, taking into account their mobility in the soil and their transfer to plants, was a specific objective. The mapping of TMM contamination in an extended area around the factory site (on Calanques zone) has clearly highlighted the impact of the former industry. So, on the Escalette site, forms and levels of soil contamination differ from one area to another. Soils formed on the surface of the slag deposits are characterized by high levels of Cu, Zn and Pb, whose mobilizable fractions are significant (2-30%), showing a clear influence of slag. Soils collected near a chimney creeping uphill the slope, present the highest contamination levels in Pb, Sb and As, with from 10 to 30 % of mobilizable fractions. This contamination is linked to emissions through the damaged chimney but also to the degradation of this latter. The potential release of As and Sb from the soils of these two areas requires that these soils must be disposed of in landfills for hazardous wastes and their solubilization in acid medium have highlighted the health risks by ingestion for Pb and As. On areas in near periphery of the smelter, soils are less affected but must be still considered heavily contaminated. G. alypum and R. officinalis were observed on the site. They are tolerant and can accumulate TMM. Concentrations in roots were significantly correlated with the concentrations in soils, except for Cu.

3.2. Abstract Soil contamination by heavy metals represents rather serious environmental problem for both human health and an environment itself. One of the perspective technologies dealing with this threat that only recently has been intensely developed is phytoremediation by means of short rotation coppice plantations. As plants used in this technology (mostly poplars and willows) host two major groups of mycorrhizal fungi substantially influencing plant physiology it is important to study plant-mycobiontheavy metals interactions rather than just plant-heavy metals interactions. The present thesis aimed to contribute to the growing knowledge of the field by search for suitable mycobionts of poplar or willow tolerant to heavy metals, by evaluating an activity of the key antioxidative enzyme in selected mycobionts and by looking at physiological responses of plant hosts to their mycobionts in a soil polluted by heavy metals. The first experiment in vitro focused on screening of morphometric criteria of fungi growing on solid growth media amended with mixture of heavy metals. Based on the results, several tolerant ectomycorrhizal strains were chosen for the next inoculation of fast growing trees serving phytoextraction and phytostabilisation strategies. The second, re-synthetic experiment was conducted in...