II.4. les émissions de cimenteries
D'après Parekh (1989), les cimenteries
émettent dans l'air du ciment et de calcaire qui sont les deux sources
les plus communs de calcium (Ca), tandis que les argiles, les schistes et les
cendres sont les sources d aluminium (Al), silicium (Si) et fer (Fe).
En Suisse, la présence de fluorure atmosphérique
s'explique principalement par les activités humaines. Ainsi, la majeure
partie des composés fluorés que l'on trouve dans certaines
régions du pays proviennent notamment de la préparation
électrolytique de l'aluminium et dans une moindre mesure des usines
d'incinération d'ordures ménagères (UIOM), des fabriques
d'engrais phosphatés, des cimenteries et de l'industrie du verre.
III. Impact de la pollution
III.1. La pollution atmosphérique
On parle de polluant majeur de l'air surtout chez les pays
industrialisés: c'est l'ozone. L'émission des fortes
concentrations d'ozone constitue un facteur de modification non
négligeable de la biologie des plantes qui peuvent dépérir
et subir plus facilement d'autres stress. Il existe des plantes plus sensibles
à l'ozone, on cite les graminées (blé et riz) ayant un
rôle important dans l'alimentation de l'Homme, ainsi certains cultivars
de tabac et des arbres très vulnérables tels que des pins, du
hêtre (Fagus sylvatica), de l'érable (Acer
pseudoplatanus), du frêne (Fraxinus sp) ou du merisier
(Prunus avium) (Dalstein et al., 2005).
III.2. Effet sur la physiologie des plantes
Sur le plan macroscopique, les dégâts sont
visualisés par l'oeil nu. Les premiers dommages apparaissent sur la face
supérieure des feuilles exposées à la lumière. Les
symptômes se manifestent, pour certaines espèces par des chloroses
diffuses sur la partie supérieure du feuillage. Ainsi, des
altérations dégénératives, souvent plus
développées sur les contours des feuilles, se manifestaient par
de petites taches blanc-jaune avec des contours mal définis ou une
coloration brun-rouge sur des échantillons de pins, frênes,
robiniers, sureaux, cytises, symphorines. La phase finale se caractérise
par des ponctuations qui s'étalent formant des nécroses pour
toucher l'ensemble de la surface foliaire.
Chapitre I Données bibliographiques
9
Pour d'autres espèces telles que les viornes, ronces,
spirées, épilobes et mahonias, les dégâts d'ozone se
manifestent par des rougissements le long des nervures sur les parties du
feuillage exposé à la lumière. Cette coloration est due
à une accumulation, au niveau des vacuoles des cellules du
mésophylle palissadique, d'anthocyanes. Ces pigments apparaissant
souvent lors de phénomènes de dégénérescence
de la chlorophylle et/ou lors du processus de vieillissement du feuillage
(Dalstein et al., 2005).
Yunus et al., (1979) ont
étudié l'impact de la pollution atmosphérique sur le
ricin. Les études ont l'aspect microscopique et cellulaire, elles
montrent qu'il n y a pas des différences dans les
caractéristiques épidermiques des populations saines et
polluées du ricin. Cependant, les polluants environnementaux ont
légèrement affecté la forme et la sinuosité des
cellules épidermiques et des stries cuticulaires.
Chez les populations polluées, les cellules
épidermiques sont beaucoup plus petites que celles de la population
saines, les stomates sont devenues grandes et ouvertes et les stries
cuticulaires sont plus remarquables, alors que chez la population saine,
l'ouverture stomatique est étroite et les stries cuticulaires sont
discrètes.
En comparant le pourcentage des stomates anormaux sur
l'épiderme inférieur et supérieur, on remarque qu'il ne
dépasse pas 1% chez la population saine , alors que chez les populations
polluées, ils sont plus 8 fois et 3 fois plus importantes respectivement
sur l'épiderme inférieur et l'épiderme
supérieur.
La densité stomatique semble avoir une relation avec la
pollution de l'air, les populations des zones polluées ont plus de
stomates sur la surface foliaire que les populations de la zone saine. C'est
probablement une réponse des plantes à la perte des stomates les
plus anciens et sains à travers la dégénérescence
causée par la pollution de l'air.
Selon Dalstein (2005), les analyses faites
sur les feuilles des pins cembro de Mercantour, qui sont touchées par
des chloroses, phénomène constituant le premier symptôme
causé par l'ozone pour certaines espèces, ont montré des
altérations des cellules du mésophylle palissadique, avec une
lyse de la chlorophylle qui progressait vers le collapse des chloroplastes, en
l'absence d'altérations sur l'épiderme supérieur ou dans
le parenchyme lacuneux.
Chapitre I Données bibliographiques
10
Chez les espèces rougissantes, telles que les viornes
et les mahonias, l'accumulation des anthocyanes était nette dans les
chloroplastes et précédait le collapse des parois cellulaires.
Ils ont constaté que les modifications cellulaires ont touché
l'épiderme supérieur proche de la zone en contact étroit
avec le mésophylle palissadique atteint ou le parenchyme dans les cas de
nécroses (Dalstein et al., 2005).
La pollution atmosphérique affecte le
métabolisme cellulaire des végétaux, donnant plusieurs
aspects tels que chlorose, accumulation d'anthocyanes et elle peut affecter la
photosynthèse (Auclair, 1997). L'étude consiste
à effectuer des empoussièrements artificiels semblables aux
empoussièrements naturels que l'on rencontre autour de certaines usines.
Ils ont constaté que la photosynthèse nette est significativement
inhibée par les poussières aux éclairements faibles, mais
non aux éclairements plus élevé. Alors, les
poussières semblent avoir un rôle de capteur de lumière, ce
qui induit la diminution de l'énergie lumineuse utilisable par la
photosynthèse.
Donc, les résultats montrent que, s'ajoutant à
un effet chimique possible à long terme, les poussières ont un
effet notable sur la photosynthèse en diminuant l'énergie
lumineuse utilisable par la plante. Dans la majorité des cas, les
poussières affectent les plantes par leur composition chimique, pouvant
ainsi entraîner des nécroses, dessèchements et même
parfois la mort.
III.3. Effet des particules de cimenteries
Les cimenteries comme toute industrie chimique, produisent des
polluants spécifiquement atmosphériques tels que le calcaire et
le fluor. La sensibilité des plantes au fluor dépend de plusieurs
facteurs, dont les principaux sont la teneur de polluant dans l'air,
l'espèce, la variété, la morphologie de la plante
(stomates, pilosité, âge etc.), les facteurs climatiques et la
présence ou non d'autres polluants (SO2, NOx, O3). Il existe une
classification des plantes selon leurs sensibilités, les plantes dites
sensibles montrent une chlorose à partir de 0.15~g/m3 de
polluant dans l'air.
Dans les environnements industriels, les concentrations
moyennes des polluants est dans l'ordre de 0.5 à 20~g/m3
(selon l'activité industrielle) et atteignent parfois
100~g/m3 au voisinage de la source polluante. Cela peut induire des
conséquences plus graves que la chlorose, on parle des effets
cytogénétiques (mutation, aberration chromosomique). Dans
Chapitre I Données bibliographiques
11
certaines espèces végétales, le
développement végétatif a augmenté au
détriment de la reproduction générative. Les plantes
sensibles et fortement chlorosées disparaissent, modifiant ainsi la
composition botanique du couvert végétal (Grub et
al., 1997).
Le fluor est un polluant, il n'intervient pas dans le
métabolisme des végétaux, cet élément
pénètre dans la cellule du parenchyme foliaire, et il est alors
transféré et stocké aux extrémités ou sur
les bords du limbe.
L'effet de pollution se manifeste différemment chez les
différentes espèces ; des nécroses apparaissent :
? À la pointe des feuilles longues et étroites
(sapin, pin, glaïeul, iris ....)
? Sur les bords des feuilles larges et entières
(hêtre, noisetier....)
? À l'extrémité des lobes pour les feuilles
découpées (aubépine, érable à f.
d'obier..).
Ces brûlures présentent des teintes variées,
allant du brun clair (sapin) au noir (noyer). On parle donc d'une accumulation
du fluor, qui va être éliminé pendant la chute annuelle des
feuilles caduques (Bossavy, 1970).
IV. Le stress oxydatif chez les
végétaux
IV.1. Le stress oxydatif
Les plantes utilisent l'oxygène de l'air O2, via le
métabolisme aérobie pour fournir de l'énergie
nécessaire à leur croissance et à leur
développement. Or la réduction de l'oxygène est
accompagnée d'une production des radicaux oxygénés qui
sont soit :
? Des radicaux libres: tels que l'anion superoxyde (O2 .-) et le
radical hydroxyle (OH.) ? Des molécules : telles que le
peroxyde d'hydrogène (H2O2) et l'oxygène singulet
(1O2).
Ces formes réactives de l'oxygène (ROS) ont un
effet toxique direct ou indirect envers les substances bioorganiques
(Parent et al., 2008).
Donc le stress oxydatif correspond à un
déséquilibre entre la génération des formes
réactives de l'oxygène et les défenses antioxydantes de
l'organisme en faveur des premiers.
IV.2. Chapitre I Données bibliographiques
12
Rôle des ROS et effets
délétères
Le rôle des ROS est très complexe, car elles
peuvent avoir un rôle physiologique ou un effet toxique en fonction de
leur concentration. Le peroxyde d'hydrogène H2O2 est capable
de traverser les membranes biologiques et de modifier l'activité de
glutathion peroxydase (Haleng et al., 2007).
En plus, les ROS sont impliquées dans la cascade de
régulation de l'expression génique; la plante adapte ses
réponses selon un mécanisme de régulation génique
qui dépend de la concentration cellulaire des ROS.
IV.3. Formation des ROS
La majeure partie de l'oxygène cellulaire subit une
réduction tétravalente qui conduit à la production de
l'eau, une partie des électrons peut s'échapper et réduire
l'oxygène d'une manière monovalente donnant l'anion superoxyde
(Parent et al., 2008).
Les autres formes se forment dans: le chloroplaste,
mitochondrie, peroxysome, membrane cellulaire et l'apoplaste, ayant des
origines diverses : la photosynthèse, la respiration, ect...Dans les
conditions du stress, les ROS peuvent engendrer des dommages importants dans la
structure et le métabolisme cellulaire en dégradant les
protéines, les lipides et les acides nucléiques. Ainsi, les
radicaux libres OH. sont des oxydants capables d'arracher des
électrons et/ou de s'additionner aux macromolécules organiques
cellulaires, provoquant ainsi la peroxydation des lipides membranaires.
V. Réponses des plantes au stress oxydatif V. 1.
Systèmes de défense enzymatiques a. Les Superoxydes dismutases
(SOD)
Ce sont des métalloenzymes qui présentent les
premières lignes de défense contre le stress oxydant, elles
assurent l'élimination de l'anion superoxyde dismutase par une
réaction de dismutation en transformant le peroxyde d'hydrogène
en oxygène (Haleng et al., 2007).
Chapitre I Données bibliographiques
13
Il existe trois isoformes de SOD qui diffèrent par leurs
cofacteurs :Cu/Zn-SOD , Mn-SOD et Fe-SOD.
b. La glutathion peroxydase (GPX)
C'est une sélénoprotéine qui réduit
les peroxydes aux dépens de son substrat spécifique, le
glutathion réduit (GSH). Elle assure l'élimination des peroxydes
lipidiques résultant de l'oxydation des acides gras (Haleng
et al., 2007).
c. La catalase
C'est une enzyme d'origine peroxysomale, qui a le rôle
de dismuter le peroxyde d'hydrogène en eau et dioxygène
(Arora et al., 2002).
d. L'ascorbate péroxydase:
C'est une enzyme qui a une très forte
spécificité en tant que donneur d'électrons vis à
vis de l'ascorbate qu'elle transforme en déhydroascorbate. L'ascorbate
agit en convertissant l'eau oxygénée en eau (Haleng
et al., 2007).
V. 2. Système de défense non
enzymatique
Les plantes présentent un autre système de
défense, intégrant des différentes molécules de
métabolites primaires ainsi que les métabolites secondaires.
a. La vitamine C
C'est un excellent piégeur de radical hydroxyle et
l'anion superoxyde. Elle inhibe la peroxydation lipidique en
régénérant la vitamine E à partir de la forme
radicale issue de la réaction de sa réaction avec des radicaux
lipidiques (Haleng et al., 2007).
b. La vitamine E
Elle a un caractère hydrophobe qui lui permet de
s'insérer au sein des membranes riches en acides gras
polyinsaturés, ou elle joue un rôle protecteur en
réagissant avec les radicaux peroxyles (ROO.), formant ainsi un radical
tocophéryle, ce qui empêche la propagation de la peroxydation
lipidique (Haleng et al., 2007).
c. Chapitre I Données bibliographiques
14
Les caroténoïdes
Elles forment une famille de plus de 600 molécules.
Généralement, tous les caroténoïdes dérivent
d'une structure linéaire C40H56 (Haleng et
al., 2007). Ce sont des pigments qui assurent plus qu'un
rôle:
? Absorption de lumière de longueur d'onde entre 400 et
550 nm.
? Protection de l'appareil photosynthétique de triplet
Chl3 et l'oxygène singulet 1O2 .
? Stabilisation des complexes protéiques
photo-collecteurs et des membranes thylacoïdales.
d. Les polyphénols
Ce sont des métabolites secondaires qui constituent une
famille importante d'antioxydants. Ils sont présents sous
différentes formes :
? Sous forme d'anthocyanes dans les fruits rouges
? Sous forme de flavonoïdes dans les agrumes. Sous forme
de flavon-3-ols dans le thé, pomme et oignon.
Ce sont des excellents piégeurs de ROS et de bons
chélateurs de métaux de transition tels que le fer et le cuivre
(Haleng et al., 2007).
L'objectif de ce travail est d'étudier la
réponse biochimique de l'espèce Ricinus communis
à l'exposition aux particules de ciment auprès de la
cimenterie de Bir Mecherga.
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