Les herbonautes

Les plantes puisent dans le sol les éléments minéraux dont elles ont besoin pour se développer, y compris des microéléments comme le fer ou le zinc qui sont nécessaires en petite quantité. Certains sols, comme les serpentines ou les terrains miniers, sont naturellement riches en métaux, ce qui peut les rendre toxiques pour la majorité des plantes (« la dose fait le poison »). La plupart des plantes capables de pousser sur ces sols excluent les métaux lorsqu’ils sont trop abondants, mais quelques-unes, beaucoup plus rares, ont une toute autre stratégie. Elles absorbent ces éléments en grande quantité et les stockent dans leurs feuilles. On les appelle des plantes hyperaccumulatrices.

On connait à l’heure actuelle des plantes hyperaccumulatrices de nickel, de manganèse, de zinc et de cadmium. Pourquoi accumulent-elles autant de métaux ? On ne le sait pas encore. L’hypothèse fréquemment avancée est que les fortes concentrations de métaux décourageraient les herbivores de manger ces plantes, ou bien cela leur permettrait de se protéger des pathogènes. Certaines espèces ont des teneurs exceptionnelles en métaux, pouvant dépasser 1% du poids sec des feuilles. Le record est toujours détenu par un arbre endémique de Nouvelle-Calédonie, Pycnandra acuminata. Cette plante est unique par son latex bleu en raison d’une teneur en nickel atteignant 25% du poids sec ! Comment ces plantes survivent à de si fortes teneurs en métaux ? On pense que ces métaux seraient séquestrés dans un compartiment de la cellule, la vacuole, en les associant avec des petites molécules organiques (« chélateurs ») qui les neutraliseraient. A nouveau, on n’en sait encore peu.

(De gauche à droite) : Latex bleu de Picnandra acuminata (photo S. Merlot) ; floraison de Bornmuellera tymphaeae, hyperaccumulateur de nickel endémique du nord de la Grèce (photo G. Echevarria) ; Geissois lanceolata, plante hyperaccumulatrice de nickel, endémique de Nouvelle-Calédonie (photo Y. Pillon).

Les plantes hyperaccumulatrices de métaux offrent de nombreuses perspectives pour résoudre des problèmes de notre quotidien. Elles sont intéressantes car elles sont d’emblée capables de se développer sur des milieux toxiques, mais surtout par leur capacité d’absorption des métaux. Quelques usages potentiels :

• La phytostabilisation : Des végétaux sont plantés dans un milieu pour fixer un polluant et l’empêcher de s’épandre dans des zones non-polluées.

• La phytoextraction : On utilise des plantes pour extraire des métaux du sol. Cela peut être soit pour dépolluer un sol contaminé, ou extraire un métal d’un sol naturellement riche en celui-ci, plutôt que d’utiliser des pioches, des tractopelles ou des produit chimiques. Ces métaux peuvent ensuite être recyclés à partir de la biomasse et être utilisés comme des catalyseurs (« accélérateurs ») dans l’industrie chimique pour la synthèse d’arôme ou de médicaments.

Culture de Phyllanthus rufuschaneyi (Sabah, Malaisie) permettant de produire plus de 250 kg Ni par hectare (photo G. Echevarria)

L’inventaire des plantes hyperaccumulatrices est encore très incomplet. On connait à l’heure actuelle environ 500 espèces hyperaccumulatrices de nickel, une quarantaine d’espèces hyperaccumulatrices de manganèse, cobalt ou cuivre, seulement deux de terres rares. Si Cuba et la Nouvelle-Calédonie sont à l’heure actuelle les zones qui présentent les plus fortes concentrations de plantes hyperaccumulatrices, l’exploration d’autres régions pourraient changer la donne. Les riches collections du l’herbier de Paris sont l’endroit idéal pour découvrir de nouvelles espèces avides de métal. Un criblage de l’herbier a donc été démarré grâce à un spectromètre à fluorescence X (XRF), qui permet de mesurer les teneurs de métaux dans les spécimens sans les abîmer. L’aide des herbonautes est ici sollicitée pour informatiser les données des spécimens criblés et les localiser précisément. Vous nous aiderez ainsi à mieux connaitre ces plantes curieuses qui pourraient résoudre bien des maux de notre planète.

Bibliographie pour les curieux :

Reeves, R.D., Baker, A.J.M., Jaffré, T., Erskine, P.D., Echevarria, G., & van der Ent, A. (2018) A global database for plants that hyperaccumulate metal and metalloid trace elements. New Phytologist, 218, 407–411.

http://hyperaccumulators.smi.uq.edu.au/collection/

Grison, C., Escande, V., & Biton, J. (2015) L’écocatalyse: nouvelle approche intégrée de l’écologie scientifique. ISTE Editions Ltd, London.

Pitron, G. (2018) La guerre des métaux rares: la face cachée de la transition énergétique et numérique. Liens qui libèrent, Paris.

van der Ent, A., Echevarria, G., Baker, A., Morel, J.L., & Springer International Publishing AG (2018) Agromining: farming for metals extracting unconventional resources using plants.

Et pour les vrais fans de métal :

Volume spécial « Hyperaccumulators » dans le journal scientifique New Phytologist :

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1111/(ISSN)1469-8137.HYPERACCUMULATORS

Image du titre : Euphorbia helena, hyperaccumulateur de nickel endémique de Cuba (photo J.L. Gomez)