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En France: le programme Phytair

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      Phase I (2005 à 2007)

 

Faculté de pharmacie de Lille, CSTB de Nantes, Plant’air pur d’Angers.


    Elle a pour premier objectif, la mise au point d’un protocole d’analyse permettant de qualifier des plantes au regard de leurs capacités à surveiller ou à épurer l’air ambiant. Le Programme utilisera toujours les trois plantes déjà pré-testées et communément utilisées en plantes d'intérieur : 

  Scindapsus aureus (Lierre du diable ou pothos) ; 

  Chlorophytum comosum (Plante araignée ou Phalangère) ;

  Dracaena marginata (Dragonnier ; dont la capacité à épurer lebenzene  et le n-hexane ont été confirmées en Australie en 2001).

   La méthode découle des connaissances acquises depuis quelques années dans le domaine de la biosurveillance de la pollution extérieure, néanmoins, pour pouvoir interpréter et comparer les résultats, plusieurs conditions d'expériences étaient nécessaires :

   Les polluants étudiés sont le benzène, le formaldéhyde et le CO qui sont très répandus dans les locaux et ont été déclaré prioritaires à cause de leurs effets sur la santé.

   De plus, différentes configurations d’expositions ont été expérimentées pour différencier le rôle de chaque compartiment dans les phénomènes d’épuration. Six configurations différentes ont été testées :

   Les plantes sont toutes exposées aux polluants dans des enceintes en verre, équipées pour mesurer et suivre l'évolution des concentrations en polluants.


Résultats obtenus en 2007

   Les tests de la première phase du programme Phytair ont confirmé que les plantes épurent l’air des enceintes, et ont montré que la configuration plantes avec sol, racines et microorganismes est la plus efficace pour dépolluer l’air. Néanmoins, les chercheurs ont constaté que les performances diffèrent selon les plantes et polluants. Pour les plantes testées, le monoxyde de carbone est le polluant pour lequel les abattements des concentrations ont été les plus forts. Vient ensuite le formaldéhyde, puis en dernière position le benzène. Mais en termes de rapidité du processus, le formaldéhyde est éliminé plus rapidement que le toluène et le monoxyde de carbone (avec environ la même quantité éliminée pour une même surface folaire de C.comosum et S.aureus). Contrairement aux données existantes, D. marginata n’a pas montré, dans les conditions expérimentales utilisées, de performance épuratoire particulière.

   Au niveau cellulaire, des marqueurs de stress oxydant et de génotoxicité ont été étudiés afin de mettre en évidence les effets des polluants sur les végétaux. Tous les polluants ont eut un effet sur les cellules des modèles étudiés en générant à la fois un stress oxydant et des lésions de l’ADN. En fonction de l’espèce, les effets ont été plus ou moins importants. En effet, certaines espèces (comme C. comosum) ont la capacité de compenser les stress d’une manière plus importante ce qui limite les effets délétères.


Ces résultats amènent différentes réflexions :

   Les cellules humaines, bien que fonctionnant différemment des cellules végétales, subissent - elles des effets comparables ?

   Pour des raisons d’interprétation des résultats, dans chaque expérience les plantes ont été exposées à un polluant à la fois. Or, dans la vie courante, nous sommes exposés à des « cocktails » complexes de polluants. De plus, on a vu que les plantes n’ont pas toutes le même potentiel d’absorption des polluants, et que les performances d’une même plante, varient selon le polluant.

   Nous sommes également exposés en continus à des doses, le plus souvent, faibles. Afin de démarrer les expériences et de mettre au point les techniques lors du programme PHYTAIR I, les polluants ont été utilisés en injection unique et à des doses assez importantes (sauf pour le CO). Ainsi, ces conditions quoi que nécessaires pour des raisons expérimentales ne reflétaient que partiellement la réalité.


Perspectives possibles

   La méthodologie utilisée et testée pour ces résultats pourra être remise à d'autres laboratoires et aux professionnels d’une part pour mieux communiquer sur les capacités épuratoires des plantes et sur le Programme PHYTAIR et d’autre part, pour utiliser le protocole d’expérience sur d’autres plantes.

   D’autres perspectives se dégagent :

   Geneviève Chaudet cite aussi des « biofiltres » plus perfectionnés, incluant du charbon actif  dans le substrat ou un système pulsant l'air au travers d'un mur végétalisé, dont les espèces sont choisies pour leurs capacités à épurer différents polluants.


        La phase II (2007 à 2009)





   Durant cette phase, l’équipe Scientifique a élargi ses compétences en s’associant au Laboratoire de Physico-chimie des Processus de Combustion et de l’Atmosphère, USTL (PC2A – Dr. B. Hanoune, Chargé de recherche CNRS) qui dispose de la technologie permettant la manipulation, les injections et le dosage des polluants en continu à faibles doses.   Ce programme, a permis de suivre les paramètres biologiques développés dans le Programme PHYTAIR I et de comparer les résultats. Les marqueurs cellulaires étaient mesurés avant, et après l’exposition. Certains ont également été suivis dans le temps afin d’appréhender les mécanismes de réparation cellulaire.

   Dans l’optique de l’élaboration d’une méthode standardisée d’évaluation des végétaux et dans la perspective du label, deux axes de développement ont été proposés :

 Résultats déjà obtenus sur les performances épuratoires :

  1. Les capacités d’épuration des plantes sont confirmées, mais nécessitent d’être pondérées par le rôle du sol.
  2. Les résultats obtenus ne sont pas uniquement dépendants de la surface et la quantité de cires foliaires. La densité du feuillage semble influer sur les performances observées.
  3. L'hygrométrie et l'humidité du sol influent significativement sur les performances d’épuration du formaldéhyde (probablement essentiellement à cause des propriétés hydrophyles  de ce polluant).
  4. La lumière n’influe pas sur les performances d’épuration.

Résultats obtenus sur les atteintes physiologiques :

  1. Les résultats obtenus dans PHYTAIR I sont confirmés.
  2. Les polluants ont généré un stress oxydant qui se manifeste soit par la formation de MDA  (Malondialdéhyde) et/ou par l’activation d’enzymes antioxydantes.
  3. Lors des injections de benzène en mode continu, les mécanismes observés sont proportionnels à la dose utilisée.
  4. Les résultats (obtenus en laboratoire ou lors de tests dans les écoles) montrent des possibilités de biosurveillance de la qualité de l’air intérieur.

        Phase III du Programme PHYT’AIR





    Cette étape doit permettre de progressivement quitter les conditions de laboratoire (enceintes et conditions contrôlées) pour s'approcher des conditions du mode de vie quotidien, car même si le Programme PHYTAIR II a permis d’évoluer vers des conditions plus réalistes en matière d’exposition et de doses, certains paramètres tels que les volumes, les circulations d’air, l’influence de l’aération… n'ont pas encore pu être pris en compte. Or, ces variables sont incontournables pour obtenir des données sur les capacités effectives de végétaux placés en conditions réelles, dans la perspective du développement d’un système d’épuration.

    Plusieurs outils permettent cette évolution dont le plus abouti est le « Laboratoire MARIA » du CSTB qui est, schématiquement, une maison complètement équipée pour le suivi de très nombreux paramètres, dont les polluants, et dans laquelle des tests pourraient être réalisés sur les plantes. Cependant, cet équipement, compte tenu de sa configuration, du nombre de demandes, et de son coût d’utilisation, ne peut être le cadre de multiples tests préliminaires.

   Il convient dans un premier temps de faire appel à une étape intermédiaire basée sur l’utilisation d’un outil numérique. Celui-ci a pour but général d’observer le comportement des polluants dans des pièces (dont les caractéristiques peuvent être modifiées) en présence des plantes. L’objectif de cette étape sera d’établir des scénarios réalistes qui seront dans un second temps validés dans l’équipement « Maria ».


Méthodologie

Trois phases d'étude sont en cours de mise au point entre le CSTB et la Faculté de Lille :




Plantes et polluants concernés

A ce stade, le projet Phytair devrait principalement porter sur un modèle principal :

Le Scindapsus aureus (Lierre du diable ou pothos)

Et sur trois aérocontaminants :


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