Phytoremediation des sols antillais pollués par la Chlordécone. – CLDPhy

Afin de sélectionner des plantes efficaces pour extraire la CLD des sols contaminés, ce projet est scindé en deux parties : une première partie d’exploration de la flore des zones polluées et une deuxième d’une partie agronomique d’évaluation en conditions plus contrôlées de diverses plantes présélectionnées.
L’exploration florale consistera à faire un relevé des plantes se développant dans les zones contaminées de Guadeloupe, principalement des cultures de la banane et de déterminer les concentrations de CLD dans les végétaux et dans les seuls supports. Le but est de corréler la concentration en CLD recouvrée dans les végétaux et la concentration des sols où ils se développent. Cette exploration sera faite en fonction aussi du type des sols antillais qui ont des caractéristiques de conservation de la CLD différentes.
Cette exploration doit permettre de mettre en évidence soit des espèces potentiellement accumulatrices, soit des types végétaux plus potentiellement efficaces.
Dans un second temps, les capacités d’accumulation des plantes présélectionnées seront caractérisées en conditions contrôlées. D’autre part, le développement et la cultivabilité de chacune seront caractérisées pour tester leur adaptabilité à l’utilisation en phytomanagment. Cette phase sera étendue à d’espèces de mêmes genres ou de caractéristiques voisines et à certaines plantes cultivées mais uniquement pour son intérêt production de biomasse, indépendamment de son intérêt économique.

Six parcelles agricoles de 3 types de sol différents, andosol, nitisol et sol brun andique, présentant un gradient de concentration en chlordécone allant de 0.5 à 10 mg/kg ont été explorés. Le vaste échantillonnage conduit sur ces parcelles a permis de collecter 180 plantes qui ont été analysées. Au total, 50 espèces végétales différentes ont été recueillies se répartissant en 22 familles et 43 genres botaniques. Les analyses des teneurs en CLD dans les parties aériennes des plantes collectées montrent une large gamme de coefficient de transfert depuis les sols, entre 0.2% et 30%. Cela donne pour certaines un potentiel d’accumulation intéressant et aussi une variété des espèces candidates. Toutefois, cette exploration de la flore n’a pu mettre en évidence des traits de vie potentiellement utilisables pour une exploration des capacités des végétaux ex situ des zones contaminées.
Ces analyses mettent en évidence deux catégories de plantes avec un potentiel accumulateur de CLD dans leurs parties aériennes. D’une part, des plantes dîtes « couvre sol » qui sont en général les plus fortement contaminées ; D’autre part, des espèces à port érigé et un système racinaire fasciculé, appartenant à divers genres. Toutefois, les taux de contamination relativement élevés peuvent varier selon le site de collecte.
Les coefficients de transfert devront cependant être corrigés ultérieurement par la biodisponibilité en CLD de chaque sol. Pour cela, un sol représentatif a été construit à partir des sols rhizosphériques des plantes collectées.
Enfin, les partenaires ont constitué, à partir des échantillons collectés, deux banques de conservation : une des sols pour une étude ultérieure des « nouveaux métabolites » de la CLD, « Metabolic bank », et une banque de l’ADN bactérien des sols rhizosphériques, « Soil bank ».

L’exploration de la flore se poursuivra par un échantillonnage plus large des espèces présélectionnées potentiellement accumulatrices hors des zones primaires afin de conforter le potentiel d’extraction. En parallèle, les caractéristiques physiologiques des plantes présélectionnées seront établies et seront caractérisées agronomiquement afin de mieux appréhender d'une part leur aptitude au phytomanagement et d'autre part, de mieux déterminer leur aptitude nominale à l’accumulation de la chlordécone dans leurs parties aériennes.

La chlordécone (CLD) est un insecticide organochloré utilisé aux Antilles Françaises de 1973 à 1993 pour lutter contre le charançon du bananier. Elle est maintenant classée comme un polluant organique persistant (POP) et pollue de manière durable les agro-écosystèmes (sols et eaux) antillais : des anciennes bananerais aux eaux côtières, constituant un risque pour l’environnement. Elle entraine aussi une contamination des denrées végétales et animales ainsi que des produits de la pêche. Cette contamination de l’alimentation est la principale source d’exposition de la population antillaise à la CLD et constitue un risque sanitaire chimique élevé pour celle-ci.
Il est donc nécessaire de réhabiliter les milieux pollués même si des mesures de gestions ont été prises pour réduire les risques. De nombreuses études ont été réalisées pour réduire cette pollution. Elles utilisent des procédés chimiques tels que la réduction de la CLD par le fer zéro-valent (méthode RCIS) ou des méthodes microbiologiques. Aucune n’a débouché actuellement sur des méthodes utilisables sur les grandes surfaces polluées (entre 15 et 25% de la surface agricole utile des Antilles françaises), soit par ce que leurs coûts seraient trop élevés, soit par leur manque d’efficacité. Une solution, que nous nous proposons d’étudier dans ce projet, reste inexplorée à ce jour : la phytoextraction.
Celle-ci est basée sur la capacité de certaines plantes à absorber la CLD et à la transférer dans ses parties aériennes ; ces dernières pouvant être récoltées pour être retraitées ex situ. Les autres procédés de phytoremédiation ne peuvent être utilisés, la CLD étant réfractaire à la dégradation. Afin de ne pas introduire de plantes exogènes, CLD? se focalisera sur les plantes antillaises.
Dans un premier temps, CLD? réalisera un relevé des espèces végétales se développant en Guadeloupe sur les bassins versants de l’observatoire OPALE et déterminera leur taux de contamination en CLD, ß-hydro-CLD et chlordécol. En parallèle, des études, en conditions contrôlées, détermineront d’une part, si la CLD s’accumule dans le bois des plantes ligneuses, condition sine qua non pour leur utilisation en phytoextraction afin d’éviter un cycle futile de dépollution par exportation de la CLD vers le feuillage ; et d’autre part, la relation entre le taux d’accumulation de la CLD, le taux d’évapotranspiration (vecteur de la CLD dans la plante), et la discrimination isotopique du carbone (d13C), ce dernier pouvant être plus facilement déterminé que la mesure in situ du taux d’évapotranspiration d’une plante. Ces études permettront d’affiner les critères de présélection des plantes potentiellement avec la meilleure capacité de phytoextraction de la CLD.
Dans un deuxième temps, des essais sur site contaminé et en cases lysimétriques permettront de tester, dans des conditions d’utilisation réalistes, la capacité des plantes sélectionnées à décontaminer les sols. Des plantes cultivées seront aussi testées (en dehors de toutes utilisations agronomiques) car elles peuvent former rapidement une biomasse élevée et donc sont susceptibles d’accumuler rapidement la CLD. Le but final de ces essais et de CLD? sera de fournir une liste de plantes utilisables dans différentes situations de phytomanagement adaptées notamment aux surfaces cultivées, par exemple en co-culture, et aux Jardins Créoles.
CLD? s’inscrit dans les axes de recherche du PNAC III. Toutefois, afin de répondre aux prescriptions du PNAC IV, récemment publié, concernant les métabolites de la CLD nouvellement identifiés dans l’environnement, des tâches annexes (création de deux banques d’échantillons) seront mises en place afin de valoriser, dans l’avenir, le relevé polluo-floristique réalisé sur OPALE par l’analyse de ces nouveaux métabolites et des consortia microbiens susceptibles de les avoir formés. Enfin, ce projet basé sur des études réalisées en Guadeloupe a bien sûr vocation à être applicable sur l’ensemble des Antilles françaises.