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Effet de la pollution atmosphérique sur la composition biochimique de ricinus communis: cas des particules de ciment de la cimenterie de Bir Mechergua


par Eya RAZGUI
Université de Tunis El Manar - Diplôme de Mastère En Biologie Physiologie Végétales 2018
  

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Laboratoire de Productivité végétale et contraintes
envirenmentales

Département de Biologie

Faculté des Sciences de Tunis
Campus Universitaire

Mémoire présenté en vue de l'obtention de Diplôme de Mastère

En Biologie Physiologie Végétales Parcours: Productivité Végétale Intitulé :

Effet de la pollution atmosphérique sur la

composition biochimique de Ricinus communis:

Cas des particules de ciment de la cimenterie de

Bir Mechergua

Présenté par :
Mlle Razgui Eya

Soutenu le : 12/ 12/ 2018, devant le jury composé de :

Mme Chiraz Chafei : Professeur Président

MrKarim Hosni : Maître de Conférence Examinateur

Mme Hela Mahmoudi : Maître assistante Encadreur

Année Universitaire : 2018 - 2019

Remerciements

Ce travail a été réalisé à la Faculté des Sciences de Tunis dans le Laboratoire de Productivité Végétale et Contraintes Environnementales, au sein de l'équipe de Madame le Professeur Zeineb OUERGHI ABIDI. Ses qualités humaines et sa disponibilité sont remarquables. Je tiens à lui exprimer ma gratitude et ma reconnaissance de m'accepter dans son laboratoire.

Je tiens à remercier tout particulièrement madame Chiraz CHAFEI, Professeur à la Faculté des Sciences de Tunis, pour avoir accepté de présider mon jury de mastère. Je tiens à lui exprimer ma gratitude et ma reconnaissance.

Une grande part de ma reconnaissance s'adresse à mon encadreur, Dr. Hela MAHMOUDI, Maître Assistante à l'Institut Supérieur de Biotechnologie de Béja. Elle a consacré énormément de son temps pour l'analyse et l'interprétation des résultats, la présentation et la correction du mémoire. Qu'elle trouve ici un témoignage de ma sincère reconnaissance, de mon plus profond respect et de ma plus haute considération.

Mes remerciements s'adressent également à Dr. Karim Hosni, Maître de Conférence à l'Institut National de Recherche et d'Analyse Physico-Chimique pour avoir accepté d'évaluer ce travail en tant que membre de jury. Qu'il trouve ici l'expression de ma profonde reconnaissance pour l'intérêt constant qu'il n'a cessé d'accorder à mon travail et pour ses efforts considérables dans l'analyse et l'interprétation de la partie biochimique et pour ses qualités humaines.

Je tiens à remercier Mes dames Najoua BOURAOUI, Imen BEN SALAH Héla BEN AHMED, Sabah M'RAH, Mouhiba BEN NASRI AYACHI, pour leur soutien et leur gentillesse durant toutes ces années d'étude.

Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à mes amis: Soumaya, Houssem, Mohamed, Wafa, Ameni, Monia qui m'ont aidé d'une manière ou d'une autre à la réalisation de ce travail.

Un merci collectif à tous les membres de Laboratoire de Productivité Végétale et Contraintes Environnementales à la faculté des sciences de tunis.

Que tous ceux qui m'a aidé d'une manière ou d'une autre et qui n'ont pas été cités, qu'ils trouvent ici l'expression de mes meilleurs sentiments.

Dédicace

Je dédie humblement ce manuscrit à :

Mes parents, pour leurs encouragements, leurs soutiens tout au long de mon cursus, les
sacrifices qu'ils ont consentis pour mon éducation et ma formation. L'amour et l'affection
qu'ils ont su m'apporter afin de mener à bien ce travail. Qu'ils trouvent ici le témoignage de
ma reconnaissance.

Mes frères, pour tous les moments de bonheur qu'on s'est partagés et pour toutes leurs aides. Mes meilleures amies, pour leur soutien moral.

Je vous aime.

Liste des abréviations

AG Acides gras

AGS Acides gras saturés

AGMI Acides gras monoinsaturés

AGPI Acides gras polyinsaturés

AAT Activité antioxydante totale

BSA Bovine sérum albumine

DTT Dithiothreitol

EDTA Acide éthylène diamine tétra-acétique

H2O2 Peroxyde d'hydrogène

MDA Malondialdéhyde

MF Matière fraîche

MS Matière sèche

PM Poids moléculaire

GPX Gaïacol peroxydase

PT Polyphénols totaux

PVPP Polyvinyl polypyrrolidone

ROS Espèces réactives d'oxygène

SOD Superoxyde dismutase

SST Sucres solubles totaux

TBA Acide thiobarbiturique

TCA Acide trichloroacétique

Liste des figures

Figure 1. Teneurs en MDA dans les feuilles des plantes du ricin récoltées au niveau des trois sites (Contrôle, S1 et S2). Moyennes de 3 répétitions et intervalles de sécurité au seuil de 5%-

26

Figure 2. Effet de pollution atmosphérique sur les teneurs en mélano dines dans les feuilles des plantes du ricin récoltées au niveau des trois sites (Contrôle, S1 et S2). Moyennes de 3

répétitions et intervalles de sécurité au seuil de 5% 27

Figure 3. Effet de la pollution atmosphérique sur le contenu en sucres solubles totaux (SST) dans les feuilles des plantes du ricin récoltées dans les trois sites. Moyennes de 3 répétitions

et intervalles de sécurité au seuil de 5% 28

Figure 4. Effet de la pollution atmosphérique sur le contenu en proline dans les feuilles des plantes du ricin récoltées dans les trois sites. Moyennes de 3 répétitions et intervalles de

sécurité au seuil de 5% 29

Figure 5. Effet de la pollution atmosphérique sur la teneur en protéines, les activités de la GPX, CAT et APX dans les feuilles des plantes du ricin récoltées dans les trois sites.

Moyennes de 4 répétitions et intervalles de sécurité au seuil de 5% 30

Figure 6. Effet de la pollution atmosphérique sur la teneur en polyphénols totaux et en flavonoïdes des extraits méthanoliques des feuilles des plantes du ricin récoltées dans les

trois sites. Moyennes de 4 répétitions et intervalles de sécurité au seuil de 5% 31

Figure 7. Effet de la pollution atmosphérique sur l'activité antioxydante totale et l'activité antiradicalaire des extraits méthanoliques des feuilles des plantes du ricin récoltées dans les

trois sites. Moyennes de 4 répétitions et intervalles de sécurité au seuil de 5% 32

Figure 8. Effet de la pollution atmosphérique sur les rendements en lipides totaux des feuilles des plantes du ricin récoltées dans les trois sites. Moyennes de 3 répétitions et intervalles de

sécurité au seuil de 5 % 33
Figure 9.
Effet de la pollution atmosphérique sur l'indice de double liaison (DBI) des feuilles des plantes du ricin récoltées dans les trois sites. Moyennes de 3 répétitions et intervalles de

sécurité au seuil de 5 % 37

Liste des tableaux

Tableau 1. Effet de la pollution atmosphérique sur les teneurs en Chl a, Chl b, Chl totale, en caroténoïdes totaux et en lycopène dans les feuilles des plantes du ricin récoltées au niveau des 3 sites: Contrôle, site 1 (S1) et site 2 (S2). Moyennes de 5 répétitions et intervalles de

sécurité au seuil de 5% 25
Tableau 2.
Teneurs en chlorophylle (mg.kg-1huile) et en beta-carotène (mg.kg-1huile) des huiles fixes extraites des feuilles du ricin récoltées au niveau d'un site non pollué (Contrôle),

site 1 et site 2 34
Tableau 3.
Composition en acides gras des feuilles du ricin récoltées au niveau d'un site non

pollué (Contrôle), Site 1 et site 2. 36

Sommaire

Introduction générale 1

Chapitre 1 : Données bibliographiques 3

I.le ricin : Ricinus communis 3

I.1. Taxonomie de Ricinus communis 3

I.2. Description botanique 3

1.3. Exigences climatiques et édaphiques 4

1.4. Utilisation du ricin 4

a. Utilisation industrielle 4

b. Utilisation médicinale 5

c. Effet insecticide 6

1.5. Etude phytochimique du ricin 6

II. La pollution 7

II.1. Définition 7

II.2. Sources de pollution 7

II.3. Pollution atmosphérique et activité industrielle 7

II.4. les émissions de cimenteries 8

III. Impact de la pollution 8

III.1. La pollution atmosphérique 8

III.2. Effet sur la physiologie des plantes 8

III.3. Effet des particules de cimenteries 10

IV. Le stress oxydatif chez les végétaux 11

IV.1. Le stress oxydatif 11

IV.2. Rôle des ROS et effets délétères 12

IV.3. Formation des ROS 12

V. Réponses des plantes au stress oxydatif 12

V. 1. Systèmes de défense enzymatiques 12

V. 2. Système de défense non enzymatique 13

Chapitre 2: matériel et méthodes 15

1. Matériel végétal 15

2. Extraction et dosage des chlorophylles et des caroténoïdes 15

3. Extraction et dosage du lycopène 16

4. Dosage du malondialdéhyde (MDA) 16

5. Extraction et dosage des mélanoïdines 16

6. Activité antioxydante 16

6.1. Extraction des protéines solubles 16

6.2. Dosage des protéines solubles 17

6.3. Détermination des activités des enzymes antioxydantes 17

7. Extraction et dosage des composés phénoliques 18

7.1. Préparation des extraits 18

7.2. Dosages des polyphénols totaux 18

7.3. Dosage des flavonoïdes 19

7.4. Détermination de l'activité antioxydante totale 19

7.5. Pouvoir antiradicalaire (test DPPH) 20

8. Extraction et dosage des sucres solubles totaux 20

9. Extraction et dosage de la proline 20

10. Extraction des lipides 21

10.1. Détermination du rendement en matière grasse 22

10.2. Détermination de la teneur en chlorophylle et en béta carotène 22

11. Analyse chromatographique des acides gras 23

12. Analyse statistique 24

I. Résultats 25

1. Effet de la pollution atmosphérique sur le contenu en pigments 25

2. Effet de la pollution atmosphérique sur l'accumulation en MDA 26

3. Effet de la pollution atmosphérique sur l'accumulation en mélanoúdines 26

4.

27

Effet de la pollution atmosphérique sur l'accumulation des sucres solubles totaux

4. Effet de la pollution atmosphérique sur l'accumulation de la proline 28

5.

29

Effet de la pollution atmosphérique sur la teneur en protéines et les activités

antioxydantes

5.

32

Effet de la pollution atmosphérique sur les composés phénoliques 31

6. Effet de la pollution atmosphérique sur l'activité antioxydante totale et l'activité

antiradicalaire

7. Effet de la pollution atmosphérique sur le métabolisme lipidique 33

7.1. Effet de la pollution atmosphérique sur le rendement en lipides totaux 33

7.2. Effet de la pollution atmosphérique sur les teneurs en chlorophylle et en beta-

carotène

34

7.3. Effet de la pollution atmosphérique sur la composition en acides gras 34

II. Discussion 37

Conclusions générales et perspectives 42

Références bibliographiques 44

Introduction générale

1

Introduction Générale

Un des problèmes actuels qui occupe l'intérêt de l'homme est la pollution. Suite à la révolution industrielle dans la deuxième moitié de XVIII siècle, connue par l'utilisation de charbon comme source d'énergie, on a noté un début de pollution, puis ça était aggravé en découvrant le pétrole, utilisé jusqu'à nos jours comme source majeure d'énergie.

Ces révolutions industrielles sont accompagnées par la production énorme de polluants induisant ainsi une accumulation de produit chimiques toxiques dans l'environnement et même dans l'air. L'émission des gaz par les industries tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d'azote (N2O), contribuent directement à l'effet de serre.

La concentration des gaz à effet de serre s'est considérablement accrue depuis l'ère industrielle. En effet, la concentration de CO2 atmosphérique a augmenté de 30% partant de 280 parties par million de volume (ppm) en 1750 allant à environ 370 ppm aujourd'hui.

La Tunisie comme tout pays connait une pollution atmosphérique importante qui se concentre généralement dans les villes ayant des zones industrielles à activité notable, telles que Sfax et Gabes. Les sources de la pollution sont principalement le trafic routier, les cimenteries et la décharge municipale (Dahech et al., 2006). Les cimenteries, bien qu'elles soient installées généralement loin des centres urbains, contribuent massivement à la pollution atmosphérique particulaire. En effet, ces unités industrielles émettent de grandes quantités de poussières. Ces dernières sont véhiculées et dispersées par le vent sur de grandes étendues pouvant ainsi affecter les différentes composantes de l'environnement (air, eau, sol et végétation) sur lesquelles elles se déposent.

Les stress environnementaux, tels que la pollution atmosphérique, est l'un des facteurs qui limitent la productivité végétale et la survie des plantes (Woo et al., 2007). Par ailleurs, ce type du stress peut affecter directement les plantes via les feuilles ou indirectement via l'alcalinisation du sol.

Lorsqu'elles sont exposées à des polluants atmosphériques, la plupart des plantes subissent des changements physiologiques avant de présenter des dommages visibles au niveau des feuilles (Liu et Ding, 2008). Ces plantes fournissent une énorme surface foliaire permettant la pénétration, l'absorption et l'accumulation des polluants, afin de réduire leurs niveaux dans l'environnement atmosphérique (Liu et Ding, 2008).

Le ricin se présente sous la forme d'une plante herbacée ou arborescente, annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la région où elle pousse. Dans ce projet, on s'est

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"I don't believe we shall ever have a good money again before we take the thing out of the hand of governments. We can't take it violently, out of the hands of governments, all we can do is by some sly roundabout way introduce something that they can't stop ..."   Friedrich Hayek (1899-1992) en 1984