Youssef Lamwati’s thesis: «A physiological and metabolomic study of Phytolacca americana’s response to rare earth elements and an investigation into its potential for phytoextraction from bauxite residues»

Monsieur Youssef Lamwati doctorant à l’IMBE (équipe POPCO – POpulations, Paysages, Communautés & cOnservation), soutiendra publiquement ses travaux de thèse le jeudi 18 juin 2026, à 10h dans l’amphithéatre du CEREGE à l’ARBOIS.

Pour les personnes qui ne pourront pas se déplacer ce jour là, ne loupez rien et suivez la soutenance à distance !

In front of a jury made up of :

• Claudia Cosio (Université de Reims Champagne-Ardenne) – Rapporteur
• Ali BOULARBAH (Université Cadi Ayyad Marrakech) – Rapporteur
• Imane WAHBY (Université Mohammed V Rabat) – Rapporteur
• Philippe BINET (Université de Franche-Comté) – Examinateur
• Abdallah OUKARROUM (Université Mohammed VI Polytechnique) –
• Stéven CRIQUET (IMBE, AMU) – Directeur de thèse
• Mouna FAHR (Université Mohammed V Rabat) – Directrice de thèse
• Blanche COLLIN (CEREGE, AMU) – Directrice de thèse

Summary of work:

Les terres rares sont des métaux essentiels au fonctionnement des technologies modernes, notamment celles liées à la transition énergétique comme les éoliennes, les batteries ou les véhicules électriques. Pourtant, leur extraction pose aujourd’hui de sérieux problèmes : elle est très polluante et dépend fortement de quelques pays, ce qui crée des enjeux économiques et géopolitiques majeurs.

Face à ces limites, cette thèse explore une alternative plus durable, utiliser des plantes pour extraire ces métaux à partir de déchets industriels, en particulier les résidus de bauxite, issus de la production d’aluminium. Ces résidus contiennent des terres rares, mais dans des formes chimiques très stables et peu solubles, ce qui les rend difficiles à récupérer. Le travail s’est concentré sur une plante spécifique, Phytolacca americana, connue pour sa capacité à accumuler de grandes quantités de métaux. L’objectif était de comprendre si cette plante pouvait être utilisée pour extraire les terres rares et, surtout, de décrypter les mécanismes qui lui permettent de les absorber et de les tolérer. Les résultats montrent que cette plante réagit différemment selon la quantité de métal présente, à faible dose, sa croissance est stimulée, mais à forte dose, les métaux deviennent toxiques. Un élément clé apparaît également, le phosphore. Sa présence ou son absence influence fortement la capacité de la plante à absorber les terres rares. En étudiant les résidus de bauxite, la thèse démontre que le principal obstacle à l’extraction des terres rares n’est pas la plante elle-même, mais la forme chimique des métaux dans le sol. Certains résidus contiennent des formes très peu solubles, ce qui bloque leur disponibilité pour la plante, tandis que d’autres sont plus facilement exploitables. Des expériences plus poussées ont révélé un mécanisme important. La plante est capable de  modifier localement son environnement au niveau des racines pour dissoudre ces formes minérales très stables. Elle transforme ensuite les métaux en formes organiques plus faciles à stocker dans ses  tissus. Enfin, une analyse détaillée du métabolisme de la plante a permis d’identifier des molécules spécifiques, notamment des dérivés de l’acide glutamique, qui jouent un rôle central dans la capture et la neutralisation des métaux. Ces molécules pourraient inspirer de nouvelles méthodes d’extraction plus propres, basées sur des processus naturels. Cette thèse montre que l’extraction directe des terres rares par les plantes reste limitée par des contraintes chimiques du milieu. En revanche, la compréhension des mécanismes biologiques ouvre des perspectives concrètes pour développer des technologies d’extraction innovantes, inspirées du vivant, plus respectueuses de l’environnement et compatibles avec une économie circulaire.