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Caractérisation des interactions physico-chimiques entre le cuivre et les racines comme base de développement d'un modèle d'évaluation de la phytodisponibilité des éléments traces

Guigues S.. 2015. Marseille : Université Aix-Marseille, 182 p.. Thèse de doctorat -- Sciences de l'environnement. Géosciences de l'environnement, Thèse de doctorat -- Sciences de l'environnement. Géosciences de l'environnement.

Cette étude a été consacrée au développement d'une nouvelle approche de modélisation de la phytodisponibilité des éléments traces, basée sur leurs réactions de complexation au sein des racines des plantes. Cette approche a été développée pour prédire l'adsorption du cuivre (Cu) sur les racines de deux plantes, le blé et la tomate. Plusieurs techniques analytiques (titrages acido-basiques, résonance magnétique nucléaire du carbone 13, spectroscopie d'absorption des rayons X) ont été employées et croisées avec les résultats de modélisation. Dans un premier temps, la réactivité des racines a été caractérisée. Les racines étant constituées de parois apoplasmiques et de membranes plasmiques, la contribution respective de ces deux compartiments aux propriétés de complexation des racines a été évaluée. L'étude a ensuite été focalisée sur la complexation du Cu au sein des racines et sur l'évolution de cette complexation en fonction des conditions physico-chimiques du milieu (pH, force ionique, cations compétiteurs). Grâce aux résultats obtenus sur la caractérisation des racines et à l'acquisition d'un jeu varié de données expérimentales sur la complexation du Cu, le modèle a pu être paramétré. Il a été montré que les propriétés de complexation des racines de blé et de tomate proviennent conjointement des membranes plasmiques et des parois apoplasmiques. La spéciation du Cu au sein des racines était partagée, de façon presque égale, entre les composés pectiques des parois apoplasmiques et les protéines enchâssées à la fois dans les parois apoplasmiques et les membranes plasmiques. Un modèle propre aux racines a pu être développé sur la base d'un modèle existant dédié à la réactivité des substances humiques. Le modèle WHAM-Terrestrial Higher Plants, présenté dans cette étude, est un premier pas vers un nouvel outil d'évaluation de la disponibilité des éléments traces pour les plantes.

Mots-clés : tomate; blé; modèle de simulation; oligo-élement; cuivre; analyse de sol; propriété physicochimique du sol; complexation; racine

Thématique : Physiologie végétale : nutrition; Chimie et physique du sol; Méthodes de relevé

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