Isolement, identification et sélection des symbiotes végétaux racinaires en vue d'améliorer la réhabilitation des habitats de la toundra arctique et alpine du Québec affectés par l'exploitation minière

L’acquisition de nouvelles connaissances sur la capacité sustentatrice des écosystèmes nordiques est un impératif majeur pour favoriser le développement durable du Territoire du Nord québécois. L’environnement nordique, exceptionnellement riche en énergie et en ressources naturelles, est cependant très sensible et fragile. Son développement peut modifier radicalement les écosystèmes et les paysages étant donné l’impact des rigueurs du climat et des changements climatiques sur la biodiversité. Par conséquent, nous devons développer la région nordique de manière durable et responsable, en suivant des principes directeurs pour le développement social et la conservation de l’environnement. La durabilité du secteur minier québécois en milieu nordique doit donc viser la restauration des services écosystémiques après l’exploitation minière.

Au cours de 15 dernières années de recherche menée dans notre équipe, nous avons démontré que les substrats, après exploitation minière, sont généralement dépourvus de micro-organismes symbiotiques bénéfiques au rétablissement des communautés végétales sur ces derniers. Nous avons alors développé un itinéraire technique de restauration phytobienne adaptée pour les sites miniers.

Les objectifs poursuivis pour ce projet sont de: 1) décrypter le métagénome racinaire et rhizosphérique des espèces clés des sites miniers en milieu nordique; 2) isoler et identifier morphologiquement et moléculairement les champignons ectomycorhiziens et éricoïdes et les endophytes associés aux espèces clés de la toundra arctique-alpine (Picea mariana, Betula glandulosa et Vaccinium uliginosum) par réaction en chaîne de la polymérise (PCR) suivie du séquençage de l’ADN; 3) Sélectionner in vitro et in vivo les meilleurs isolats des champignons pour leur résistance aux stress générés par les rejets de l’industrie minière à l’aide des paramètres morphométriques, physiologiques et biochimiques; 4) communiquer les résultats scientifiques de la recherche aux partenaires de milieu pratique, la communauté scientifique, les communautés locales ainsi que le public en général.

Pour aborder cette problématique de recherche complexe, nous avons mis en place une équipe multidisciplinaire de trois chercheurs de Laval et McGill ayant une expertise pointue en métagénomique et en écologie intégrative des plantes et de leurs microsymbiotes.

Les résultats attribuables directement aux travaux soutenus ainsi que les retombées observées sur les plans scientifique et technologique sont : i) les communautés microbiennes des racines et du sol rhizosphérique des espèces clés de la toundra arctique-alpine sont connues; ii) 476 micro-organismes fongiques associés aux racines de plantes indigènes de la région de Schefferville ont été isolés et 376 isolats identifiés moléculairement, répartis dans 106 unités taxonomiques opérationnelles; iii) le test in vitro de 9 différents isolats fongiques en présence de résidus de la mine et de différentes concentrations fer pur, suivi du test in vivo, en association avec leur plante hôte nous a permis de trouver les meilleurs couples plantes-champignons performants qui pourraient être utilisés pour augmenter la survie et croissance des espèces végétales indigènes utilisées pour la revégétalisation des haldes de stérile; iv) les techniques de culture et d’amendement pour la revégétalisation des haldes de stérile; v) la formation de la relève scientifique et la formation de trois personnes hautement qualifiés en génomique et en phytotechnologies de la restauration des sites miniers (2 étudiants M.Sc., un étudiant Ph.D., un étudiant B.Sc.).

Les retombées retirées de ce projet par les partenaires de milieu pratique sont l’acquisition des bonnes pratiques pour la restauration progressive des haldes de stérile d’une mine de fer de la toundra-arctique. Les nouvelles pistes ou questions de recherche soulevées par ces résultats prometteurs sont d’appliquer ces technologies en milieu réel.