En Europe, une part non négligeable de la population est surexposées au cadmium (Cd), métal toxique présent dans les denrées végétales, comme les céréales, les tubercules, les légumes-feuilles ou le chocolat. Ce cadmium provient du sol plus ou moins pollué, d’où il est absorbé par les racines et distribué dans les différentes parties de la plante. Prédire la teneur en Cd dans la récolte produite sur un sol donné permettrait de mieux évaluer les risques de contamination de la chaîne alimentaire et d’adapter les pratiques culturales pour la réduire. Si on commence à prévoir correctement le prélèvement total de Cd par une plante, on ne disposait jusque-là d’aucun modèle pour sa répartition dans les différents organes que sont les racines, les tiges, le feuilles ou les fruits. C’est pour cette raison que le LSE, associé au LEMTA (UL-CNRS) a testé un formalisme fondé sur la thermodynamique pour simuler l’accumulation du Cd dans les différentes parties de la plante. Cette approche, qui associe physique et physiologie végétale, postule que le flux de Cd d’un compartiment à l’autre de la plante est piloté par la différence de potentiel chimique du métal dans chacun de ces compartiments. Les équations relient la teneur en cadmium de la solution nutritive à celle des racines, de la sève brute (dans le xylème) et des tissus aériens du maïs. Elles ont permis de mieux comprendre les règles de distribution du métal dans la plante, en prenant en compte également la diffusion du métal dans les tissus et le mouvement de l’eau dû à la transpiration du végétal. Pour consolider le modèle, il serait pertinent de prolonger l’étude en concevant un système de culture permettant une exposition constante des racines au Cd sur un temps plus long, en intégrant la croissance de la plante.
Contact : thibault.sterckeman@univ-lorraine.fr, Ingénieur de recherche LSE (UMR INRAE/UL)
Référence : Moyne C, Leglize P, Sterckeman T (2024). Using non-equilibrium thermodynamics to model cadmium accumulation by maize. Current Plant Biology 39: 100369. doi: https://doi.org/10.1016/j.cpb.2024.100369.
