Élimination des phénols des eaux usées à l'aide des peroxydases de plantes. Vers une phytoremédiation à base d’enzymes إزالة الفينولات من مياه الصرف الصحي باستخدام البيروكسيداز النباتي. نحو المعالجة النباتية القائمة على الإنزيم Removal of phenols from wastewater using plant peroxidases. Towards an enzyme-based phytoremediation
Élimination des phénols des eaux usées à l'aide des peroxydases de plantes. Vers une phytoremédiation à base d’enzymes إزالة الفينولات من مياه الصرف الصحي باستخدام البيروكسيداز النباتي. نحو المعالجة النباتية القائمة على الإنزيم Removal of phenols from wastewater using plant peroxidases. Towards an enzyme-based phytoremediation
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Après trois années d'études à la Faculté des Sciences, section Biologie, les étudiants de l'Université Cadi Ayyad de Marrakech au Maroc, obtiennent le diplôme de 'Licence' en Biologie. A la fin de la dernière année d'études, les étudiants présentent un projet de fin d'Etudes (PFE). En Biologie, ce projet concerne plusieurs thématiques dont les biotechnologies et l'environnement.
Depuis les lancement des PFE ces projets étaient réalisés 100% en français, y compris le document et la présentation en présence d'un jury. Considérant la place de l'Anglais dans les études pré-doctorales et doctorales, Certains professeurs encadrants ont fait l'effort de préparer des résumés en arabe et en anglais. L'absence de l'anglais dans cette activité pénalise les étudiants souhaitant poursuivre leurs études au niveau Master et Doctorat tant au Maroc qu'à l'étranger.
Ces dernières années, étudiants et encadrants se sont rendu compte de cette situation anormale et trop pénalisante pour l’ensemble. L'idée de faire un changement a commencé à germer et les premiers projets réalisés 100% en anglais ont fait leur chemin, rejoignant l'utilisation de plus en plus répandue de l'anglais dans les niveaux de Master et de doctorat (pHD). Comme exemple de projet PFE préparé et soutenu publiquement en Anglais, on cite celui traitant une problématique écologique sous le sujet 'Élimination des phénols des eaux usées à l'aide des peroxydases de plantes. Vers une phytoremédiation (phytoremediation) à base d’enzymes'
EXEMPLE DE PROJET PFE. POLLUANTS PAR LES PHÉNOLS ET PHYTORÉMÉDIATION مشروع نهاية الدراسة في موضوع المداواة النباتية
ABSTRACT IN ENGLISH
Removal of phenols from wastewater using plant peroxidases. Towards an enzyme-based phytoremediation Summary
The huge amount of pollutants derived from industrial activities represents a threat for the environment and the ecologic equilibrium. Phenols and halogenated phenols, polycyclic aromatic hydrocarbons, pesticides, dioxins, polychlorinated biphenyls, industrial dyes, and other xenobiotics are among the most important pollutants. Conventional physico-chemical treatment of industrial wastewater containing compounds such as phenol encounters certain drawbacks due to the additional use of chemicals, and generation of hazardous by products along with high cost associated with these sorts of procedures. Therefore, Biological treatment appears to be a promising approach to treat wastewater, among, we find phytoremediation, which includes the cleanup of contaminated sites such as soil, wastewater and groundwater with the help of plants and their associated microorganisms. Plant kingdom members can assimilate organic and inorganic pollutants, removing them from the environment and mentoring against their dispersal in the ecosystem, contributing in the establishment of a sustainable, low-cost and a long-term protection system approach. To deal with the issues associated with the pollution, cell plant exhibits an enormous capacity to metabolize a wide range of molecules such as phenols through three consecutive phases: functionalization, conjugation and sequestration to form more hydrophilic and less toxic compounds. In addition, plants possess a genetic potential that allows the secretion and the production of a wide variety of enzymes such as peroxidase, laccase, tyrosinase, oxygenase and cytochrome P450. Peroxidases are involved in the oxidation and the polymerization of pollutants, such as phenols. The importance of peroxidases in the detoxification of polluted environments relies on their capability to catalyze the oxidation of a wide variety of organic and inorganic compounds at the expense of peroxide. Thus, phenols could be polymerized and discarded. In this preliminary study, peroxidases were prepared from different plant species, including date palm, Atriplex halimus, Opuntia ficus indica, olive and oleander. Date palm roots and leaves, followed with Atriplex halimus leaves, showed high levels of guaiacol polymerization. Potential use of these plants in phytoremediation, was discussed.
Key words: Phytoremediation, peroxidase, phenols, wastewater, date palm, Atriplex halimus , Opuntia ficus indica , olive, oleander.
ABSTRACT IN ARABIC - ملخص بالعربية
إزالة الفينولات من مياه الصرف باستخدام بيروكسيدازات النبات. نحو علاج نباتي قائم على الإنزيمات ملخص
تمثل الكمية الهائلة من الملوثات الناتجة عن الأنشطة الصناعية تهديدًا للبيئة والتوازن البيئي. تتجلى أهم الملوثات في الفينولات والفينولات المهلجنة والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والمبيدات والديوكسينات وثنائي الفينيل متعدد الكلور والأصباغ الصناعية. تواجه المعالجة الفيزيائية والكيميائية التقليدية لمياه الصرف الصناعية المحتوية على مركبات مثل الفينول عيوبًا معينة بسبب الاستخدام الإضافي للمواد الكيميائية ، وتوليد المنتجات الخطرة إلى جانب التكلفة العالية المرتبطة بهذا النوع من الإجراءات. لذلك ، يبدو أن المعالجة البيولوجية هي نهج واعد لمعالجة مياه الصرف الصحي. من بين المقترحات، نجد المعالجة النباتية والتي تشمل تنظيف المواقع الملوثة مثل التربة ومياه الصرف والمياه الجوفية بمساعدة النباتات والكائنات الدقيقة المرتبطة بها حيث يمكن للنبات استيعاب الملوثات العضوية وغير العضوية وإزالتها من البيئة والوقوف ضد انتشارها في النظام البيئي والمساهمة في إنشاء نهج نظام حماية مستدام ومنخفض التكلفة وطويل الأمد. للتعامل مع القضايا المرتبطة بالتلوث يُظهر النبات قدرة هائلة على استقلاب مجموعة واسعة من الجزيئات مثل الفينولات من خلال ثلاث مراحل متتالية: التشغيل الوظيفي والاقتران والعزل، لتشكيل المزيد من المركبات المحبة للماء وأقل سمية. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك النباتات إمكانات وراثية تسمح بإفراز وإنتاج مجموعة متنوعة من الإنزيمات مثل البيروكسيديز ، واللاكاز ، والتيروزيناز ، والأكسجيناز ، والسيتوكروم P450. تشارك البيروكسيدات في أكسدة وبلمرة الملوثات مثل الفينولات. تعتمد أهمية البيروكسيدات في إزالة السموم من البيئات الملوثة على قدرتها على تحفيز أكسدة مجموعة متنوعة من المركبات العضوية وغير العضوية على حساب البيروكسيد. وبالتالي ، يمكن بلمرة الفينولات والتخلص منها. في هذه الدراسة الأولية ، تم تحضير البيروكسيدات من أنواع نباتية مختلفة ، بما في ذلك نخيل التمر ، القطف (Atriplex halimus)، الصبار (Opuntia ficus indica)، الزيتون والدفلى. أظهرت جذور وأوراق نخيل التمر ، متبوعة بأوراق Atriplex، مستويات عالية من بلمرة الغاياكول. في هذه الدراسة الأولية،تمت مناقشة الاستخدام المحتمل لهذه النباتات في المعالجة النباتية. الكلمات المفتاحية: المعالجة بالنباتات ، البيروكسيداز ، الفينولات ، مياه الصرف الصحي ، نخيل التمر، Atriplex halimus ، Opuntia ficus indica، الزيتون ، الدفلى.
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ABSTRACT IN FRENCH
Élimination des phénols des eaux usées à l'aide des peroxydases de plantes. Vers une phytoremédiation à base d’enzymes Résumé
L'énorme quantité de polluants issus des activités industrielles représente une menace pour l'environnement et l'équilibre écologique. Les phénols et phénols halogénés, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les pesticides, les dioxines, les polychlorobiphényles, les colorants industriels et autres xénobiotiques sont parmi les polluants les plus importants. Le traitement physico-chimique conventionnel des eaux usées industrielles contenant des composés tels que les phénols, rencontre certains inconvénients en raison de l'utilisation supplémentaire de produits chimiques et de la libération de sous-produits dangereux ainsi que du coût élevé associé à ce type de procédures. Par conséquence, le traitement biologique est une approche favorable au traitement des eaux usées. L’exemple en est la phytoremédiation, qui comprend le nettoyage des sites contaminés tels que les sols, les eaux usées et les eaux souterraines à l'aide de plantes et de leurs micro-organismes associés. Les plantes peuvent assimiler les polluants organiques et inorganiques, les retirer de l'environnement et lutter contre leur dispersion dans l'écosystème, contribuant ainsi à la mise en place d'une approche de système de protection durable, peu coûteux et à long terme. Pour faire face aux problèmes liés à la pollution, la cellule végétale présente une énorme capacité à métaboliser une large gamme de molécules telles que les phénols à travers trois phases consécutives : fonctionnalisation, conjugaison et séquestration pour former des composés plus hydrophiles et moins toxiques. De plus, les plantes possèdent un potentiel génétique qui permet la sécrétion et la production d'une grande variété d'enzymes telles que la peroxydase, la laccase, la tyrosinase, l'oxygénase et le cytochrome P450. Les peroxydases sont impliquées dans l'oxydation et la polymérisation de polluants, tels que les phénols. L'importance des peroxydases dans la détoxification des environnements pollués repose sur leur capacité à catalyser l'oxydation d'une grande variété de composés organiques et inorganiques au détriment du peroxyde. Ainsi, les phénols pourraient être polymérisés et écartés.
Dans cette étude préliminaire, les peroxydases ont été préparées à partir de différentes espèces végétales, dont le palmier dattier, Atriplex halimus, Opuntia ficus indica, l'olivier et le laurier-rose. Les racines et les feuilles de palmier dattier, suivies de feuilles d'Atriplex halimus, ont montré des niveaux élevés de polymérisation du gaïacol. L'utilisation potentielle de ces plantes en phytoremédiation a été discutée. Mots clés : Phytoremédiation, peroxydase, phénols, eaux usées, palmier dattier, Atriplex halimus, Opuntia ficus indica, olivier, laurier-rose.
