Comment de fines tresses souterraines pourraient remédier à la contamination par les métaux lourds

Parmi les cueilleurs de champignons domestiques en Allemagne, il va sans dire que de nombreux champignons comestibles de nos forêts sont encore contaminés par des radionucléides à la suite de la catastrophe nucléaire de Tchernobyl en 1986. Ce que l’on sait moins, c’est que les champignons peuvent aussi accumuler d’autres métaux lourds.

Une équipe du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) a maintenant étudié les spécificités de l’interaction de quatre espèces fongiques différentes avec l’europium en tant qu’analogue non radioactif et chimique de certains actinides et d’autres représentants des éléments des terres rares.

Les scientifiques décryptent ainsi le comportement de migration des radionucléides dans l’environnement : des précisions indispensables tant pour une évaluation du danger que pour le développement de procédés industriels de dépollution ou d’extraction.

« L’interaction des champignons avec l’europium au niveau moléculaire est actuellement particulièrement intéressante d’un point de vue radiotoxicologique, car cette terre rare est un analogue des actinides trivalents américium et curium, l’américium étant notamment responsable d’une forte radiotoxicité à Tchernobyl. à l’avenir », explique le Dr Alix Günther de l’Institut d’écologie des ressources du HZDR.

Le très dangereux radionucléide américium-241 n’a pas été libéré lors de l’explosion du réacteur. Cependant, du plutonium-241 a été libéré, qui se désintègre en américium-241 avec une demi-vie de 14,4 ans. D’autres radionucléides, comme le césium ou le strontium, disparaîtront lentement, mais la part de l’américium continuera d’augmenter et n’atteindra son maximum que 70 à 80 ans après l’accident.

« En outre, l’europium, un métal de terre rare, est un composant important d’une variété de produits de haute technologie. Lors de l’extraction, ou même par une élimination inappropriée, il est possible que l’europium soit rejeté dans l’environnement. En tant qu’analogue du calcium, l’europium peut gravement perturber le métabolisme cellulaire dans le corps humain », déclare le collègue de l’institut de Günther, le Dr Johannes Raff, décrivant la deuxième motivation de leur travail commun. Les deux sujets soulèvent la même question pour les chercheurs : les différents types de champignons interagissent-ils de la même manière avec ces métaux lourds ?

Le monde merveilleux des champignons

Les champignons sont des créatures remarquables : dans les cas extrêmes, ils peuvent vivre bien plus de mille ans et atteindre une étendue de plusieurs centaines d’hectares et une biomasse de plus de 500 tonnes. Dans l’accumulation des métaux lourds, cependant, les fructifications, jusqu’ici au centre de l’attention, ne jouent pas le rôle principal, même si leur récolte et leur consommation constituent la porte d’entrée de la chaîne alimentaire humaine. C’est principalement le fin réseau souterrain du mycélium qui est notamment responsable de l’absorption des métaux lourds de l’environnement.

Pour leurs travaux, les chercheurs ont sélectionné des champignons dégradant le bois tels que le Schizophyllum commun (Schizophyllum commune), le Pleurote (Pleurotus ostreatus) et le Sawgill du Tigre (Lentinus tigrinus), ainsi que le Dapperling blanc (Leucoagaricus naucinus), qui se nourrit sur la matière organique morte. Ils ont confronté ces champignons à l’europium.

Dans un travail précédent, ils avaient étudié la réponse des champignons aux éléments césium, strontium et uranium, car ceux-ci sont soit importants dans la radiotoxicité, soit des composants du combustible nucléaire. De ces études, ils ont appris, par exemple, que le Split-Gill peut absorber de grandes quantités d’uranium dans ses cellules sans mourir.

Grâce en partie à l’excellent équipement technique de l’Institut d’écologie des ressources et à la collaboration fructueuse avec le Centre de faisceaux ioniques du HZDR, l’équipe a maintenant pu utiliser une combinaison de spectroscopie et de microscopie pour élucider la relation entre l’apparition de différentes formes de liaison de l’europium et le site de liaison respectif sur ou dans la cellule.

Appétit des métaux lourds chez les champignons : Prononcé différemment

Leurs résultats démontrent que les champignons interagissent très différemment avec le métal lourd. Alors que la nature de l’interaction chimique est similaire pour tous les champignons, les composants cellulaires impliqués, et donc le transport et l’absorption, ainsi que les sites d’accumulation dans la cellule, sont très différents. Par exemple, alors que le tacheté blanc ne lie que de petites quantités d’europium, qui est immobilisé dans la cellule de manière finement répartie, le split-gill peut lier jusqu’à quatre fois plus d’europium par rapport aux autres champignons.

Cette espèce appartient aux champignons de la pourriture blanche, c’est-à-dire des champignons capables de décomposer la lignine, composant du bois, pour l’utiliser pour leur métabolisme. Ils forment des précipités insolubles contenant de l’europium à l’extérieur de la paroi cellulaire : une indication que les champignons se comportent également différemment vis-à-vis des métaux lourds selon leur physiologie nutritionnelle.

L’équipe espère trouver une variété d’applications pour leurs découvertes. Pour Raff, des méthodes sont envisageables qui, par exemple, pourraient rendre à nouveau utilisables en agriculture des zones polluées par des métaux lourds : « Pour cela, cependant, nous devons comprendre encore plus précisément les processus moléculaires et le transport au sein de l’organisme. »

Günther note un détail qui occupe depuis un moment les scientifiques de Rossendorf : « Grâce à la longue durée de vie de certaines espèces fongiques, les substances radioactives pourraient être stockées en partie jusqu’à leur décomposition. Pour cette raison, elles pourraient convenir à des précautions rapides de radioprotection d’une part, et pour l’assainissement des sols contaminés d’autre part. Et nous voyons également la possibilité de purifier l’eau contaminée : ici, nos champignons pourraient être utilisés comme matériaux de support dans les colonnes de purification.

De plus, les deux souhaitent mettre à profit leurs travaux pour faire la lumière sur le comportement des radionucléides dans notre environnement, qui n’a jusqu’à présent été qu’incomplètement compris. Cette connaissance constitue la condition préalable à une modélisation et à une prévision détaillées, qui sont à leur tour essentielles pour une évaluation réaliste des risques.