Les écosystèmes métallifères se caractérisent par de fortes concentrations de métaux et de métalloïdes dans les sols (ci-après désignés sous le terme de « métaux »), qui influencent fortement leur fonctionnement. Ces métaux peuvent avoir des effets toxiques et nécessitent donc des adaptations spécifiques chez les organismes vivants. Ces écosystèmes peuvent être d’origine naturelle, par exemple sur des affleurements serpentiniques, ou résulter d’activités humaines, notamment minières ou métallurgiques. Ils représentent environ 1 % de la surface terrestre émergée et se caractérisent par des niveaux élevés d’endémisme¹. Plusieurs enjeux majeurs y sont donc associés : d’une part, la conservation et la protection d’une biodiversité unique, et d’autre part, la gestion des risques en lien avec les pratiques et habitudes des populations locales².
De nombreuses études se sont intéressées aux adaptations des plantes à ces conditions édaphiques particulières. Ces adaptations peuvent impliquer des mécanismes de protection limitant le transfert des métaux vers les organes photosynthétiques, correspondant à une stratégie dite d’« exclusion » des métaux. D’autres espèces présentent au contraire la capacité remarquable de transférer activement et d’accumuler ces métaux dans leurs feuilles. On parle alors d’accumulation voire d’hyperaccumulation des métaux³˒⁴. Ces adaptations spécifiques aux sols riches en métaux, et en particulier l’hyperaccumulation, ont été étudiées en détail chez un nombre limité de modèles biologiques, tels que Noccaea caerulescens⁴, par des équipes de recherche spécialisées. La plupart de ces travaux ont porté sur la compréhension fine des mécanismes écophysiologiques à l’origine de l’accumulation des métaux. L’accumulation foliaire de métaux constitue une voie majeure d’entrée des métaux et métalloïdes dans les réseaux trophiques. Comprendre les facteurs qui déterminent cette accumulation, non seulement à l’échelle cellulaire ou moléculaire, mais également à l’échelle de la plante entière et des communautés végétales, reste donc un défi important.
En parallèle, un axe majeur de variation fonctionnelle dans le règne végétal est lié à l’acquisition des ressources du sol. Cet axe, appelé Leaf Economics Spectrum⁵ (LES), oppose les espèces dites acquisitives, caractérisées par des feuilles à courte durée de vie, riches en azote et à forte activité photosynthétique, aux espèces dites conservatives, présentant des caractéristiques opposées. Deux autres axes fonctionnels sont liés aux stratégies d’acquisition des ressources souterraines : l’axe de collaboration racinaire, qui décrit le degré de dépendance des plantes vis-à-vis des associations mycorhiziennes pour l’acquisition des nutriments ; et le Root Economics Spectrum, qui oppose des espèces possédant des racines riches en azote, efficaces et à renouvellement rapide, à des espèces dont les racines sont moins efficaces mais à durée de vie plus longue⁶˒⁷.
Une association positive entre le LES et l’accumulation foliaire de Zn, Ni et Cu a récemment été mise en évidence dans différents écosystèmes métallifères⁸. Une première explication possible repose sur une forte exposition aux métaux des métaux des espèces acquisitives, en raison d’une plus forte absorption de solution du sol riche en métaux. Une autre explication repose sur le coût énergétique potentiellement élevé associé à l’accumulation foliaire des métaux, coût qui pourrait être plus facilement supporté par les espèces acquisitives.
Deux questions importantes subsistent et constituent les principaux objectifs de ce stage :
i. Dans quelle mesure l’association avec le LES est-elle généralisable ? Les sols métallifères se caractérisent généralement par des concentrations élevées de plusieurs éléments métalliques. Par exemple, les sols calaminaires présentent souvent de fortes teneurs en Zn, associées à du Pb et du Cd, et potentiellement à de l’As ou du Tl. Les sols serpentiniques présentent de fortes concentrations en Ni, associées notamment au Co et au Cr. L’association entre le LES et l’accumulation de ces métaux plus toxiques reste à étudier.
ii. L’accumulation des métaux est-elle associée aux axes fonctionnels racinaires ? À ce jour, les associations entre l’accumulation foliaire des métaux et les axes fonctionnels racinaires n’ont pas encore été explorées.
D’un point de vue pratique, cette étude reposera sur un large échantillon de feuilles et de racines d’espèces (pseudo-)métallophytes collectées au sein d’environ 40 communautés végétales métallifères réparties à travers l’Europe, de l’Espagne à la Türkiye et de la Grèce à l’Allemagne. Un travail de laboratoire important sera réalisé au cours du stage afin de caractériser plus précisément les traits fonctionnels des espèces métallophytes, notamment les concentrations en azote dans les feuilles et les racines, qui restent à mesurer, ainsi que l’accumulation foliaire des métaux.
Le projet sera donc organisé selon les étapes suivantes : 1. Revue de la littérature sur les axes fonctionnels des plantes et les mécanismes susceptibles d’expliquer leur association avec l’accumulation foliaire de métaux ; 2. Mesures en laboratoire, avec un accent particulier sur les concentrations en azote des feuilles et des racines ainsi que sur les concentrations foliaires en métaux ; 3. Analyse et interprétation des données.
Contexte
Le stage se déroulera de janvier à juillet 2027.
Ce stage s’inscrira dans le cadre d’un projet de recherche en cours portant sur l’écologie fonctionnelle des espèces végétales métallophytes et des espèces hyperaccumulatrices de métaux (projet HYPERSPACE, financé par l’Agence nationale de la recherche – ANR ; 2026–2028).
Le stage sera basé au laboratoire EPOC, dans les locaux de l’école d’ingénieurs ENSEGID à Pessac, près de Bordeaux. Il sera encadré par Florian DELERUE et Mariette Laumond, respectivement enseignant-chercheur et ingénieure d’études en écologie au laboratoire EPOC.
Selon l’issue des demandes de financement actuellement en cours, une thèse de doctorat pourra être proposée à la suite de ce stage, pour un démarrage envisagé fin 2027 ou début 2028.
Compétences requises ou à développer au cours du stage
• Intérêt pour le travail en laboratoire et rigueur dans la réalisation de mesures de qualité ;
• Bonnes qualités relationnelles et de communication, notamment capacité d’écoute et aptitude à présenter les résultats de manière claire et synthétique ;
• Compétences en statistiques et en analyse de données ;
• Capacité à travailler efficacement en équipe ;
• Bonne maîtrise de la communication scientifique écrite et orale.
Gratification : Le montant de la gratification suivra la réglementation en vigueur.
Pour candidater : Merci d’envoyer votre candidature par e-mail à fdelerue@bordeaux-inp.fr avant le 31 octobre 2026.
Références bibliographiques:
1. Harrison, S. & Rajakaruna, N. Serpentine: The Evolution and Ecology of a Model System. (University of California Press, 2011).
2. Baumbach, H. Metallophytes and metallicolous vegetation: evolutionary aspects, taxonomic changes and conservational status in Central Europe. in Perspectives on Nature Conservation-Patterns, Pressures and Prospects (IntechOpen, 2012).
3. van der Ent, A., Baker, A. J. M., Reeves, R. D., Pollard, A. J. & Schat, H. Hyperaccumulators of metal and metalloid trace elements: Facts and fiction. Plant Soil 362, 319–334 (2013).
4. Krämer, U. Metal Hyperaccumulation in Plants. Annual Review of Plant Biology 61, 517–534 (2010).
5. Wright, I. J. et al. The worldwide leaf economics spectrum. Nature 428, 821–827 (2004).
6. Carmona, C. P. et al. Fine-root traits in the global spectrum of plant form and function. Nature 597, 683–687 (2021).
7. Bergmann, J. et al. The fungal collaboration gradient dominates the root economics space in plants. Science Advances 6, eaba3756 (2020).
8. Delerue, F. et al. Revisiting the functional strategy of herbaceous metallophytes helps understanding leaf metal accumulation. Ecological Monographs, in press (2026).
Commentaires récents