Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Écosystèmes – Effets de la pollution“

Une littérature abondante traite de l’impact négatif des pesticides conventionnels, très efficaces dans la gestion des ravageurs mais responsables d’une large pollution environnementale. Les pesticides d’origine naturelle qui auraient un moindre impact environnemental suscitent ainsi un intérêt majeur. Parmi ceux-ci, l’azadirachtine, commercialisée sous diverses formulations (huile de neem, Neem-Azal, Bioneem, etc.) reste la molécule la plus recommandée dans les agro-écosystèmes. L’argument d’une innocuité environnementale de l’azadirachtine est cependant nuancé par des effets collatéraux qui, bien que controversés, sont notables sur des organismes non ciblés.

Tout ce que le monde a réalisé en termes de progrès est remis en question sur le développement durable. C'est-à-dire, un développement qui, en plus des facteurs de croissance économique, d'équité et de cohésion sociale, prend en compte le facteur écologique de préservation et de valorisation de l'environnement. Ainsi, au-delà de l’émergence de maladies infectieuses, la dégradation des écosystèmes et la destruction de la biodiversité, combinées au dérèglement climatique global, peuvent avoir des effets directs et indirects sur la santé de l’Homme et de l’environnement. Ainsi, la dégradation des terres et la perte de biodiversité affectent la sécurité alimentaire en réduisant la productivité des terres agricoles.
 Les êtres humains sont au centre des préoccupations relatives au développement durable. Ils ont droit à une vie saine et productive, en harmonie avec la nature.
 La biodiversité est à l’origine de la vie sur terre. Elle rend des services à l’Homme qui lui apporte la santé et le bien-être. Elle est le socle de la médecine tra­ditionnelle et elle contribue à l’équilibre des écosystèmes. En fait, la conservation de la biodiversité et l'utilisation durable des ressources biologiques sont essentielles pour parvenir au développement durable.
 À titre, l’environnement est un déterminant majeur de la santé humaine et de la biodiversité, les facteurs environnementaux affectent également, à des degrés divers, la santé des animaux ou des végétaux et le fonctionnement des écosystèmes. La santé environnementale traite des dangers associés aux agents chimiques, biologiques et physiques présents dans l’environnement, de même que de leurs effets sur la santé de la population. À l’inverse, protéger l’environnement naturel procure des bénéfices pour les sociétés humaines, et permet de réduire les expositions aux pollutions, et ainsi de conserver la biodiversité. Actuellement, la pollution de l'environnement a atteint un niveau si alarmant qu'elle représente une grave menace pour l’Homme et l'environnement, la survie des autres organismes vivants, des perturbations dans les écosystèmes, la perte de ressources naturelles et de la biodiversité.
 En effet, les concepts de biodiversité, santé, et environnement se sont imposés comme des préoccupations majeures du développement durable, suite au constat de plus en plus flagrant de la responsabilité de l’Homme dans leur dégradation par la destruction et/ou le morcellement croissant des écosystèmes naturels. Par ses activités industrielles, agriculturales, économiques ou urbaines, mais aussi par le réchauffement climatique qu’il cause, l’Homme contribue à faire disparaître de nombreuses espèces vivantes et ainsi la dégradation de la qualité de l’environnement. Plus largement, la dégradation de la nature a également des répercussions économiques, sanitaires ou encore sociales.
 La pandémie de Covid-19 a été l’occasion brutale de prendre conscience des conséquences sanitaires des perturbations environnementales (la pollution atmosphérique) et de leur dimension planétaire, qui favoriserait la propagation du virus). D’ici peu, la destruction des écosystèmes, le dérèglement climatique, la perte de biodiversité et la diminution de la qualité de l’air et de l’eau pourraient compter parmi les premières causes de morbidité dans le monde.
 Il est donc essentiel d’appréhender désormais les questions de santé publique au prisme des enjeux environnementaux. La gestion de ces risques ne s’appuie plus seulement sur la crainte d’une pathologie mais sur l’angoisse que peut susciter l’avenir de l’humanité sur une planète mise en danger par une gestion trop techniciste et inéquitable. Ce sont bien les principes du développement durable qui sont ainsi convoqués.
 Et afin de répondre à cette problématique, Nous tenterons de rapprocher les grandes causes dégradant la biodiversité et l’environnement et la propagation des maladies. Donc, l’étude de la relation entre la biodiversité, l’environnement et notre santé, mérite en fait la plus grande rigueur. C'est le mérite de la présente manifestation de donner à penser correctement et trouver des solutions faces à ces problèmes.

Depuis 1995, la culture du coton connaît une expansion considérable au Burkina Faso. Sa promotion vise à accroître les revenus monétaires des paysans et lutter contre la pauvreté. L’engouement pour la culture du coton est à l’origine de l’envolée de la production du pays qui est passée de 147 000 à 600 000 tonnes entre 1996 et 2006. Cette dynamique suscite des polémiques sur les effets environnementaux avérés ou supposés de la culture du coton, susceptibles de compromettre la préservation des ressources naturelles et de la biodiversité surtout lorsque la culture côtoie une aire protégée comme le parc national de Pô. À partir d’une analyse diachronique d’images satellites (Landsat et Aster) et des investigations menées sur deux terroirs qui jouxtent le parc, cette étude met en évidence une dégradation de la végétation et la flore, une pollution des eaux de surface et de sérieuses menaces sur certaines populations de la faune. Il s’avère nécessaire de renforcer les mesures d’accompagnement qui concilient le développement harmonieux de la filière avec la gestion durable des ressources naturelles.

Les écosystèmes marins côtiers sont des milieux de plus en plus affectés par l’activité humaine à cause des rejets urbains et l’utilisation de l’océan comme dépotoir pouvant mener à de hauts niveaux de pollution. L’objectif de cette étude était de déterminer les profils de concentration en éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb et Zn) des sédiments dans des zones présumées être contaminées par les rejets des eaux usées à Dakar et d’évaluer leur qualité. Pour ce faire, des échantillons de sédiments ont été prélevés au niveau de cinq points d’évacuation des eaux usées vers la mer à Dakar (Sénégal). Les résultats montrent des caractéristiques géochimiques (granulométrie, alcalinité, teneur en carbone organique et en soufre) comparables. L’évaluation de la qualité des sédiments a été effectuée par le calcul de divers indices. Un enrichissement important des sédiments en cadmium et en plomb a surtout été noté. L’Indice de Pollution Sédimentaire (IPS), qui estime le degré de contamination d’un site en fonction de la toxicité relative de chaque métal considéré, fait état d’une forte pollution, voire même d’une dangerosité des sédiments étudiés. En effet, le cadmium et le plomb, présents en fortes teneurs dans les sites, contribuent respectivement à l’ordre de 94 % et 5 % à la dangerosité potentielle des sédiments (selon le classement de l’indice de pollution sédimentaire) alors que le zinc, le cuivre, le nickel et le chrome, également présents en fortes concentrations, ne représentent que 1 % de la pollution globale. Des corrélations positives élevées et modérées sont observées entre Pb/Cd, Pb/Co, Cr/Cu, Cr/Zn, Cr/Fe, Cr/Mn, Cu/Ni, Cu/Fe, Cu/Mn et Zn/Mn, indiquant leurs sources communes possibles à partir des activités industrielles et/ou urbaines ainsi que des comportements comparables dans le sédiment.

Résumé La baie des Anglais à Baie-Comeau (Québec) est un site industriel reconnu comme étant contaminé aux hydrocarbures et aux biphényls polychlorés (BPC). Une expérience de transfert à moyen terme de deux bivalves marins, Mya arenaria et Mytilus edulis L., a été réalisée entre un site de référence en aval de la baie des Anglais (Franquelin) et des sites contaminés près de Baie-Comeau suivant un gradient de contamination déterminé selon des données physico-chimiques antérieures. Les analyses chimiques de contaminants ont montré qu’il n’y a pas eu d’enrichissement en hydrocarbures, au mercure et en BPC pour toute la durée du protocole mais, parmi les sondes bioanalytiques choisies pour évaluer l’état de santé de cet écosystème, celles qui se sont avérées les plus sensibles chez Mya arenaria furent le glycogène et les lipides dans les gonades, et pour les deux bivalves, la fragilité de la membrane lysosomale de la glande digestive qui est un excellent indicateur de stress toxique. Les présents résultats sont compatibles avec un modèle qui consisterait à établir une évaluation ecotoxicologique d’un écosystème que l’on soupçonne perturbé par la pollution par (i) l’analyse de la bioaccumulation des substances toxiques que l’on croit présentes dans l’écosystème (hydrocarbures, BPC et métaux lourds) et (ii) l’évaluation des effets physiologiques et biochimiques des polluants à l’aide de sondes bioanalytiques appropriées.

Deux espèces exotiques de vers de terre, d’origine européenne, ont été trouvées à plusieurs endroits au parc naturel et historique de l’île aux Basques (Québec, Canada). Il s’agit des premières mentions de vers de terre sur cette île. Cet article ne permet pas d’établir avec certitude quand les vers de terre sont arrivés sur l’île. Ceux-ci pourraient avoir été involontairement introduits par les Basques dès les 16e et 17e siècles. D’autres sources potentielles d’introduction sont également discutées. Pour le moment, il est difficile d’évaluer l’ampleur des effets qu’ont pu avoir les vers de terre sur les différents écosystèmes de l’île, étant donné l’absence de suivi à long terme et d’inventaires approfondis. Cependant, les espèces de vers de terre recensées jusqu’à maintenant sur l’île ont généralement des effets moindres sur les écosystèmes que ceux d’autres espèces exotiques de vers de terre européens présentes au Québec. Des inventaires supplémentaires seraient nécessaires afin de documenter si de telles espèces sont présentes, l’ampleur du phénomène de colonisation par les vers de terre, et les effets potentiels de celle-ci sur les écosystèmes de cette île.

Les transitions (développementales, écologiques, etc.) au cours du cycle de vie des organismes sont essentielles à la survie de nombreuses espèces animales. Cependant, les mécanismes contrôlant ces événements sont encore largement méconnus. Les poissons des récifs coralliens vivent plusieurs transitions majeures au cours de leur vie. En effet, les adultes se reproduisent à proximité du récif, émettant des œufs qui se dispersent et éclosent dans l’océan où les larves vont se développer. Les larves retournent ensuite vers les récifs où elles s’installent et persistent, cette étape constituant le recrutement larvaire. Cette transition écologique (du grand bleu au récif) qui a lieu au cours du recrutement larvaire est accompagnée d’une transition développementale permettant à la larve de devenir un juvénile. Cette transition essentielle, considérée comme une métamorphose, est contrôlée par les hormones thyroïdiennes (TH : T4, T3) et leurs récepteurs nucléaires (TRαa, TRαb et TRβ). Ainsi, une augmentation des taux de TH et de l’expression des TR chez les larves entraîne le déclenchement de leur métamorphose leur permettant ainsi de s’installer dans les récifs à l’état de juvénile. Nous avons observé ces évènements chez différentes espèces de poissons coralliens, laissant à penser qu’ils pourraient intervenir chez toutes. Du fait de ce contrôle hormonal, la transition de la larve en juvénile peut être affectée par des perturbateurs endocriniens dans l’environnement ainsi que par d’autres polluants. Nous avons notamment montré qu’un pesticide, le chlorpyrifos, perturbe la métamorphose du poisson chirurgien et du poisson clown, diminuant ainsi la qualité des juvéniles sortant de cette transition. La métamorphose et le recrutement larvaire étant essentiels au maintien des populations de poissons et, par voie de conséquence, à la résilience des récifs coralliens, il est important de mieux comprendre aux niveaux moléculaire, développemental et comportemental, comment le changement global et la pollution peuvent menacer les écosystèmes récifaux.

L’intensification de l’empreinte humaine dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent impose une planification systémique de l’exploitation des ressources marines. Une évaluation régionale des impacts cumulés dans le Saint-Laurent demeure pourtant encore attendue. Un nombre important d’activités (p. ex. transport maritime, pêche, aquaculture) caractérise l’exploitation humaine du Saint-Laurent. Ces activités imposent plusieurs stresseurs environnementaux (p. ex. destruction de l’habitat) affichant un chevauchement spatial croissant. Individuellement, ils peuvent affecter la structure et le fonctionnement des écosystèmes. Imposés simultanément, les stresseurs peuvent agir en synergie et entraîner des effets non linéaires imprévisibles. Ces effets demeurent largement incompris et conséquemment ignorés lors d’évaluations d’impacts environnementaux, qui demeurent orientées sur des espèces ou secteurs uniques et l’approbation de projets. Plusieurs défis relatifs aux impacts cumulés dans le Saint-Laurent doivent être relevés : 1) améliorer l’état des connaissances des impacts de multiples stresseurs sur les écosystèmes, 2) améliorer l’applicabilité des méthodes d’évaluation d’impacts cumulés, 3) identifier des indicateurs d’impacts cumulés, 4) créer un protocole de suivi environnemental et d’impacts humains, et de partage de données et 5) développer une capacité de gestion adaptative pour le Saint-Laurent. La planification systémique de l’utilisation des ressources naturelles au sein du Saint-Laurent nécessitera une vision intégrative de la structure et du fonctionnement des écosystèmes ainsi que des vecteurs de stress qui leur sont imposés. Une telle approche ne sera réalisable que lorsque nous aurons développé les infrastructures et les outils nécessaires à une gestion écosystémique du Saint-Laurent.

En 2012, le comité ZIP (Zone d’intervention prioritaire) du Sud-de-l’Estuaire a réalisé 2 projets de recharge en sable sur des plages du Bas-Saint-Laurent. C’est respectivement 275 m3 et 295m3 de sédiments qui ont été déposés sur une plage de Sainte-Flavie et de Rivière-Ouelle. Les recharges en sable étaient accompagnées d’une revégétalisation à l’aide d’espèces indigènes possédant une forte capacité de rétention des sols. Ces techniques souples de restauration des berges s’appuient sur le principe de la dynamique naturelle des écosystèmes côtiers pour atténuer les effets de l’érosion littorale et diminuer les dégâts liés à la submersion marine. Sur chacun des sites, 100 m linéaires de plage ont été restaurés pour une fraction (453 $/m linéaire) des coûts nécessaires à la construction d’un enrochement (7 000 $/m linéaire). Après 3 années de suivi, on a noté un engraissement et un élargissement des plages ainsi qu’un développement rapide des végétaux dans le milieu. La restauration des écosystèmes littoraux est une solution durable, écologique, peu coûteuse et accessible aux communautés côtières.

Les produits de la pêche représentent la source principale de protéine dans le régime alimentaire au Sri Lanka. La contamination des eaux par des métaux peut avoir des conséquences sur la qualité des poissons. Des échantillons d'eau, de sédiments, d'algues et de poissons ont été réalisés. Les concentrations en métaux dans les échantillons étaient plus élevées dans la lagune soumise à une forte pression anthropique. Des variations spatiales et temporelles significatives étaient observés. Ces concentrations en métaux ont été comparées aux critères de qualité proposés par l'OMS en terme de dose journalière admissible pour l'homme. Bien que, les concentrations en métaux dans les espèces analysées ne dépassaient pas les limites maximales recommandées pour la nourriture humaine définis par le Codex Alimentarus, des effets écologiques et économiques dans les lagunes côtières du Sri Lanka peuvent exister. L'évaluation des risques sanitaires et écologiques reste importante à étudier afin de réaliser une gestion écologiquement durable de la pêche au Sri Lanka.

Le cuivre est fréquemment utilisé comme fongicide, algicide, bactéricide, herbicide et molluscicide dans les milieux aquatiques. Il a la double ambiguïté d'être toxique à trop faible et trop forte dose et de ne pas être dégradable. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier pendant 18 mois, les effets chroniques du cuivre sur la structure et le fonctionnement d'un écosystème aquatique. Pour atteindre cet objectif, une étude en condition semi-naturelle a été réalisée à l'aide de rivières expérimentales (mésocosmes lotiques) contaminées à 4 concentrations environnementales de cuivre : 0, 5, 25 et 75 µg/L. Mis à part les effets toxiques directs du cuivre, de nombreux effets indirects ont été mis en évidence, et une NOECécosystème pour le cuivre a été établie à 5 µg/L<br>Copper is known to be a nonspecific toxicant and is frequently used as an algicide, fungicide, bactericide, plant herbicide and molluscicide in the aquatic environment. The aim of this project was to evaluate the effects of copper on the structure and function of freshwater ecosystems. To achieve this goal, the use of experimental streams called mesocosms allowed to realize ecologically realistic study while controlling many parameters. During 18 months, environmentally realistic concentrations of copper (0, 5, 25 and 75 µg/L) where applied on 12 outdoor mesocosms of 20 m long. Results showed an effect on both structure and function of the ecosystem and considering all those results, a NOECecosystem was set up at 5 µg/L for fresh water ecosystems

Le mercure, polluant toxique pour les êtres vivants est présent dans tous les compartiments de l'environnement. Son cycle biogéochimique est encore mal connu, et des lacunes existent, notamment dans les sites de hautes altitudes comme les Alpes françaises. Au cours de ces travaux, nous avons examiné la dynamique du mercure dans les écosystèmes lacustres alpins, par l'étude du transfert de ce polluant entre les différents réservoirs que sont la neige (bassin versant), l'eau des lacs, et les poissons. Par des échantillonnages réguliers (janvier à juin 2009) de la neige de surface du lac Bramant, nous montrons que le manteau neigeux est le siège de processus de dépôts atmosphériques de mercure et de méthylmercure provenant des sources anthropiques de la région de Grenoble. Nous montrons également qu'une proportion de ces espèces rejoint le lac notamment lors de la fonte du manteau neigeux. Cependant, elles s'avèrent rapidement évacuées du lac en raison d'un fort et rapide renouvellement de ces eaux. Par ailleurs, la caractéristique spécifique (peu de végétation, grande minéralité) de ces bassins versants d'altitude explique également les faibles quantités de mercure présentes dans ces lacs. La faible contamination en mercure retrouvée dans les poissons de ces lacs est certainement due notamment à un faible temps de séjour du mercure dans l'eau. Enfin, grâce à un outil de prédiction et d'aide à la décision (WARMF), nous suggérons que les paramètres essentiels gouvernant la méthylation du mercure et la contamination des poissons dans nos lacs ne sont pas les dépôts atmosphériques mais plutôt les caractéristiques physico-chimiques du lac et de son bassin versant.

L'objectif de cette étude est de déterminer l'origine des apports des divers usages du sol sur les zones conchylicoles de la presqu'île Guérandaise (Loire Atlantique, France). Pour répondre à cet objectif deux approches sont conduites. La première consiste en une évaluation des risques de pollution des bassins versants par l'intermédiaire d'indices élaborés à partir du SIG. La seconde consiste à modéliser par l'intermédiaire d'AVSWAT les flux de polluants des bassins versants peu instrumentalisés et caractérisés par une forte variabilité des usages. Les résultats obtenus à partir du SIG et du modèle mettent en évidence la variabilité spatiale du risque de pollution en fonction des bassins versants. Les deux méthodes d'approche aboutissent à la conclusion que les bassins versants des marais maritimes du Croisic sont responsables, en majorité, d'apports d'origine urbaine et ceux des marais maritimes de Pen-Bé d'apports d'origine agricole<br>The aim of the study is to evaluate the origin of various anthropic continental uses in shellfish aquaculture areas of The presqu'île Guérandaise (Loire Atlantique, France). To carry out this research, two approachs are tested. The first consists in the assessment of pollution risks in watersheds by using index created with the GIS. The second method deals with modelling with AVSWAT model the pollutant flows from littoral watersheds slightly instrumented and characterized by a strong variability of agricultural and urban uses. The GIS and modelling results underline the spatial variability of pollution risks due to agricultural and urban uses according to the watersheds. These both methods highlight that in majority the tidal marshes of Traicts du Croisic receive urban contribution and the tidal marshes of Traicts de Pen-Bé collect pollution coming from agricultural practices

Les éléments traces métalliques (ETM : Cd, Co, Cu, Cr, Ni, Pb, Sb et Zn) sont dispersés dans l'atmosphère à la suite de processus naturels et anthropiques. Les écosystèmes forestiers, même éloignés de sources de pollutions aigues, sont sous l'influence d'apports atmosphériques. Leur interaction importante avec l'atmosphère les rend sensibles à cette pollution. Ils font l'objet d'une protection vis-à-vis de la pollution atmosphérique par la définition de charges critiques. L'impact potentiel des ETM dans les écosystèmes forestiers est fortement lié à leur dynamique aux interfaces atmosphère/végétation et sol/solution. En effet, le couvert forestier modifie les apports atmosphériques et la solution de sol est le vecteur principal des ETM vers la biosphère et les eaux de surface et souterraines. Ce travail a consisté en l'analyse des ETM (teneurs et spéciation) dans différents compartiments de l'écosystème (apports atmosphériques hors et sous couvert forestier, sols et solution de sol, végétation) au niveau de six placettes forestières françaises. Les résultats obtenus ont permis d'étudier et de mettre en relation la partition des ETM entre les phases totales, extractibles et en solution des métaux dans les sols avec des paramètres du sol. Le pH du sol est le paramètre le plus significatif pour la prédiction de l'extractabilité et de la solubilité des ETM en solution. La complexation en solution par des colloïdes organiques contrôle la solubilité de certains éléments (Cu, Pb). Les apports atmosphériques actuels sont modérés et montrent une influence régionale plus marquée dans le nord-est de la France. Le couvert forestier modifie significativement les apports atmosphériques. Certains flux (Cd, Ni, Cu et Zn) sont diminués du fait de l'assimilation des éléments par le couvert au moment du dépôt. D'autres flux sont augmentés (Cr, Pb, Sb) sous le couvert forestier, du fait de l'accumulation de dépôt sec. Le bilan des ETM à l'échelle de la placette (accumulation ou perte) dépend du type de sol, de la solubilité de l'élement considéré dans la solution de sol et de sa mobilité dans la végétation. Les limites et charges critiques ont été déterminées et la comparaison avec les concentrations dans les solutions de sol et les apports actuels n'ont pas montré de dépassement<br>Trace Metals (TM: Cd, Co, Cu, Cr, Ni, Pb, Sb and Zn) are dispersed in the atmosphere due to both natural and anthropogenic processes. Forest ecosystems can receive atmospheric inputs, even if they are located far from direct emission sources. In fact, forest ecosystems are particularly sensitive to atmospheric inputs since forest cover can interact with atmospheric pollution. Forest ecosystems are protected from TM atmospheric inputs through the definition of Critical Loads. TM impact on forest ecosystem is linked to their dynamic at the atmosphere/vegetation and soil/solution interfaces. Indeed, forest cover modifies atmospheric inputs. Moreover, it is through soil solution that TM are available to the biosphere and can reach ground and surface waters. During this work, TM content and speciation were determined in diverse compartments of the ecosystem (open field precipitation, throughfall, soil, soil solution and vegetation) on six forested catchments. TM partitioning between total and extractable content and soil solution, was studied in relation with soil parameters. PH was the most significant parameter for most TM extractability and solubility prediction. Cu and Pb solubility was also greatly influenced by complexation with organic colloids. Atmospheric inputs are moderate and regional differences reveal a stronger atmospheric influence on the North-East of France. Forest cover greatly modifies atmospheric inputs. Some fluxes (Cd, Ni, Cu and Zn) are reduced because of direct assimilation by forest canopy. Other fluxes (Pb, Cr and Sb) are increased following dry deposition accumulation on forest canopy. Elemental budget at the plot scale depend on soil type, TM solubility in soil solution and TM mobility in trees. Critical limits and loads have been evaluated and comparison with current soil solution concentration and atmospheric inputs revealed no exceedance

Les données provenant de 21 peuplements de pin d'Alep ont permis de calculer un indice synthétique de croissance qui exprime les variations inter-annuelles de productivité. Pour chaque peuplement, trois types de modèles de croissance (climatique, bioclimatique et biogéochimique) ont été confrontés aux observations et validés. Le modèle biogéochimique n'est pas sensible aux changements climatiques mais simule une très forte augmentation de la productivité liée à l'augmentation du taux de CO2. Le modèle climatique simule une forte augmentation de productivité liée à l'augmentation des températures printanières. Le modèle bioclimatique simule une diminution significative de la productivité liée à une augmentation de la sécheresse estivale. La réaction d'un peuplement dépend des conditions stationnelles. L'exposition détermine le bilan thermique alors que la pente, la capacité hydrique du sol et la perméabilité du sous-sol contraignent le bilan hydrique<br>Data from 21 Aleppo pine stands have allowed to calculate a synthetic growth index which expresses inter-annual productivity variations. For each stand, three types of models (climatic, bioclimatic and biogeochemistry) have been confronted to the observations and validated. The biogeochemistry model is not sensitive to climatic changes but simulates a strong productivity increase linked to the increase of CO2 rate. The climatic model of growth simulates, in response of climatic change, a strong increase of productivity linked to the increase of spring temperatures. The bioclimatic model simulates a significant decrease of productivity linked to the increase of summer drought period. The response of a stand depends on the site conditions. The exposure, in fact, determines the thermal balance when the slope, the soil water capacity and the permeability of the substratum constraint the water balance

L’étude de l’écologie des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton est d’intérêt majeur puisque ces organismes constituent la base du réseau trophique. En milieux côtiers, ces communautés planctoniques sont soumises à des apports anthropiques susceptibles de modifier leur écologie. C’est dans cette problématique que se situe ce travail de thèse. Un suivi annuel (avec un pas d’échantillonnage bimensuel) ainsi que nycthéméral, des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton a été effectué dans deux écosystèmes différemment influencés par les apports anthropiques, la Petite Rade et la Grande Rade de Toulon (France, Méditerranée occidentale). Durant le cycle annuel, les concentrations de cuivre, plomb et cadmium ont également été dosées dans l’eau, la matière particulaire en suspension, les bactéries, le phytoplancton et le zooplancton. Il en a résulté que l’écologie planctonique était principalement influencée par les facteurs météorologiques, les deux rades démontrant une écologie différente du fait de leur géomorphologie. La Petite Rade a notamment mis en évidence une densité planctonique supérieure et une diversité inférieure à celles de la Grande Rade. Concernant les métaux, l’étude in situ a permis de mettre en évidence des concentrations métalliques plus importantes dans la Petite Rade que dans la Grande Rade, quel que soit le compartiment étudié. Il a été également montré que certains facteurs tels que la densité, la composition taxonomique et le milieu dans lequel évoluent les communautés planctoniques, avaient une influence sur l’évolution des concentrations métalliques dans les communautés planctoniques. Les bactéries et le phytoplancton ont démontré des capacitésd’accumulation des métaux, en particulier pour le cuivre et le plomb, très importantes. En revanche, le zooplancton semble constituer une rupture dans la bioaccumulation des métaux dans le réseau trophique. Enfin, le rôle prépondérant de la matière particulaire en suspension dans le piégeage des métaux a été confirmé, démontrant de ce fait la nécessité de travailler sur des échantillons planctoniques purs pour avoir une bonne estimation des concentrations métalliques dans les différents compartiments planctoniques<br>Ecological studies of bacteria, phytoplankton and zooplankton are of major interest because these organisms constitute the food web basis. In coastal ecosystems, plankton communities are subjected to anthropogenic inputs which could influence their ecology. The framework of this study is plankton ecology and measurments of metal concentrations in different compartments of coastal ecosystems. An annual study (sampling twice a month) and a diel cycle were made in two neighbouring ecosystems differently affected by anthropogenic inputs, Little Bay and Large Bay of Toulon (France, north-west Mediterranean Sea), considering bacteria, phytoplankton and zooplankton communities. During the annual cycle, copper, lead and cadmium concentrations were measured in seawater, suspended particulate matter, bacteria, phytoplankton and zooplankton. Results showed that plankton ecology was principally influenced by meteorological conditions, both bays showing a different functioning because of their geomorphology. Plankton density was higher in Little Bay than in Large Bay, whereas diversity was higher in Large Bay than in Little Bay. Concerning metals, the in situ study showed metal concentrations higher in Little Bay than in Large Bay whatever the compartment studied. Some biological factors as density, taxonomic composition and the place where organisms live, showed an influence on the metal composition of plankton communities. Bacteria and phytoplankton showed great capacities to concentrate metals, in particular for copper and lead. In contrast, zooplankton constituted a break in the metal bioaccumulation along the food web. Finally, the important role of the suspended particulate matter as a metal trap was confirmed, showing the importance of working on pure plankton samples to have a good estimation of metal concentrations in the different plankton compartments

La valorisation des déchets a été favorisée par la loi du 13 juillet 1992 et la définition de la notion de déchets ultimes. L'impact de deux scénarios d'études ont été évalués vis-à-vis des écosystèmes lentiques : valorisation de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères (MIOM) en technique routière et immersion de sédiments de dragage en gravière. Ces travaux devaient apar ailleurs permettre de compléter la méthodologie d'évaluation de l'écocompatibilité des déchets, mise au point par l'ADEME. Le potentiel toxique des matrices a été évalué à l'aide d'eeais en microcosmes. Cinq sédiments de dragage ont été étudiés : (i) en condition statiques, (ii) pour 3 rapports eau/sédiment et (iii) 3 conditions de renouvellement de la colonne d'eau. Les percolats de MIOM, obtenus à l'aide d'un lysimètre, ont été évalués à l'aide de 4 essais monospécifiques, d'essais en microcosmes de 2 litres en conditions statiques et d'un essai en microcosmes de 100 litres. Les 5 sédiments des dragage ont été classés au vu de leur potentiel toxique. Quatre des sédiments présentent un potentiel toxique élévé dont des risques d'eutrophisation du milieu récepteur. Les critères d'effets mesurés ont été classés, la survie de Hyalella azteca étant le plus sensible. Les risques liés à l'immersion des sédiments sous eau ne sont pas acceptables pour ces 5 sédiments. Des recommandations quant au volume de sédiement à immerger et aux conditions de ces dépôts ont été émises. L'impact ds percolats de MIOM est avéré pour l'ensemble des espèces tests. Le cuivre semble être à l'origine des effets mesurés. Il apparaît comme un contaminant majeur des percolats de MIOM. Les risques liés à ce scénario de valorisation des MIOM ne sont pas négligeables pour l'écosystème lentique récepteur. Des recommandations pour une mise en oeuvre dans les meilleures conditions possibles ont été émises. Cette étude a enfi souligné l'intéret d'utiliser les essais en microcosmes pour évaluer l'impact de matrices contaminées vis-à-vis d'écosystèmes lentiques. Certains aspects du protocole restent, à ce jour, à optimiser afin d'optenir, notamment, des niveaux de variabilité acceptables pour l'ensemble des paramètres suivis<br>Waste reused has been promoted by the definition of final wastes (law of the 13/07/92). The impact of two scenarios against lentic ecosystems was studied : one deals with municipal solid waste incineration bottom ashes (MSWIBA) reused in road embankment, the other with under water deposition of dredged materials in a gravel pit. One of the purpose of yhis study was to complete the methodology for the assessment of waste ecocompatibility, focused by ADEME. The toxic potential of these materials have been distinguished and ordered according to their toxic potential. Four of the dredged materials were characterized by a high toxic potential and presented risks of lentic ecosystem eutrophisation. Risks of this storage scenario are not acceptable for these sediments. Recommendations have been made for the sediment amount to be submerged and for the constraints around thsese deposits. MSWIBA leachates impact was demonstrated whatever the methodology used. Copper seems to be responsible of the effects measured on species. It can be considered as a major pollutant of MSWIBA leachates. Risks of this reused scenario are not acceptable for lentic ecosystems. Recommendations have been made for MSWIBA reused as road embankment. With this study, the interest of microcosm assays have been emphasized. Yhis kind of approach was convenient for the evaluation of contaminated matrix impact against lentic ecosystems. Some aspects of this protocol have to be optimised in order to obtain acceptable variability levels for each parameter

La pollution des écosystèmes terrestres et aquatiques par l'uranium (U) constitue une menace importante pour l'environnement et la santé humaine, ce radionucléide étant chimiotoxique. La caractérisation des organismes qui tolèrent et accumulent l'U est essentielle pour comprendre les mécanismes moléculaires liés et pour proposer de nouvelles stratégies efficaces pour la biorestauration des environnements contaminés par l'U.Au cours de ce travail, nous avons isolé une microalgue verte unicellulaire du genre Coelastrella (Chlorophyceae, Scenedesmaceae) dans des eaux usées contaminées par de l'U. Nous avons montré que Coelastrella sp. PCV est beaucoup plus tolérante à l'U que Chlamydomonas reinhardtii et Chlorella vulgaris. Coelastrella est capable d'accumuler très rapidement l'U puis de le libérer progressivement dans le milieu, probablement pour limiter ces effets toxiques. La capacité de Coelastrella à accumuler l'U est remarquablement élevée, avec jusqu'à 600 mg d'U fixé par g de biomasse sèche. Coelastrella est capable de croître et de maintenir une photosynthèse élevée dans des eaux naturelles contaminées par des métaux provenant d'une zone humide située à proximité d'une mine d’U réhabilitée. En un seul cycle de croissance d'une semaine, Coelastrella est capable de capturer 25 à 55 % de l'U des eaux contaminées et a démontré une accumulation de gouttelettes lipidiques. Coelastrella sp. PCV est une microalgue très prometteuse pour l'assainissement des eaux polluées avec la valorisation de la biomasse algale qui accumule les lipides. Ces données font l’objet d’une publication en cours de révision (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.29.546994v1).Des analyses transcriptomiques, métabolomiques et ionomiques ont également été réalisées afin d’identifier les acteurs moléculaires impliqués dans la tolérance et l’accumulation de l’U chez Coelastrella sp. PCV. L’ontologie des gènes dont l’expression est influencée par le stress U permet pour la première fois d’avoir une vision globale des principaux processus affectés par le radionucléide chez une microalgue verte. Le cycle cellulaire, la traduction, la photosynthèse et la biosynthèse des acides aminés et des nucléotides sont réprimés au cours du stress, confirmant les données physiologiques et métabolomiques (diminution des pools de protéines, acides aminés, nucléotides). Les catégories fonctionnelles induites par l’U concernent les processus de réponse au stress, le catabolisme, le métabolisme lipidique et les transports. De nombreux gènes codant des protéines impliquées dans le transport du calcium, du phosphate et du fer sont par exemple dérégulés au cours du stress U. Certains de ces gènes ont potentiellement un rôle dans l’accumulation et/ou l’efflux d’U dans Coelastrella.Enfin, pour mieux comprendre les mécanismes d’accumulation de l’U dans Coelastrella et ses conséquences sur l’homéostasie ionique, différentes approches d’imagerie cellulaire sont mises en œuvre. Les premières analyses en FIB-SEM et STEM-EDX nous permettent d’étudier la dynamique des compartiments cellulaires au cours du stress U et d’identifier les sites potentiels d’accumulation du radionucléide<br>Uranium (U) pollution of terrestrial and aquatic ecosystems poses a significant threat to the environment and human health because this radionuclide is chemotoxic. Characterization of organisms that tolerate and accumulate U is critical to decipher the mechanisms evolved to cope with the radionuclide and to propose new effective strategies for bioremediation of U-contaminated environments.In this project, we isolated a unicellular green microalga of the genus Coelastrella from U-contaminated wastewater. We showed that Coelastrella sp. PCV is much more tolerant to U than Chlamydomonas reinhardtii and Chlorella vulgaris. Coelastrella is able to accumulate U very rapidly and, then, progressively release it into the medium, probably to limit the toxic effects of U. The ability of Coelastrella to accumulate U is remarkably high, with up to 600 mg U sorbed per g dry biomass. Coelastrella is able to grow and maintain high photosynthesis in natural metal-contaminated waters from a wetland near a reclaimed U mine. In a single one-week growth cycle, Coelastrella was able to capture 25-55% of U from contaminated waters and demonstrated lipid droplet accumulation. Coelastrella sp. PCV is a very promising microalga for the remediation of polluted waters with valorization of algal biomass that accumulates lipids. These data are gathered in a publication currently under revision (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.29.546994v1).Transcriptomic, metabolomic and ionomic analyses were also performed to identify the molecular actors involved in the tolerance and the accumulation of U in Coelastrella sp. PCV. The ontology of genes whose expression is regulated by U stress provides for the first time a global view of the main processes affected by the radionuclide in a green microalga. Genes involved in the cell cycle, translation, photosynthesis and the biosynthesis of amino acids and nucleotides are down regulated during the stress, confirming physiological and metabolomic data (decrease in the pools of proteins, amino acids and nucleotides). The functional categories that are up regulated by U relate to stress response, catabolism, lipid metabolism and transport. For example, many genes encoding proteins involved in the transport of calcium, phosphate and iron are dysregulated during U stress. Some of these genes may play a role in the accumulation and/or in the efflux of U in Coelastrella.Finally, to better understand the mechanisms of U accumulation in Coelastrella and its consequences on ion homeostasis, different cellular imaging approaches are currently being used. FIB-SEM and STEM-EDX analyses enable us to study the dynamics of cellular compartments during U stress and to identify potential accumulation sites of the radionuclide

L'atmosphère terrestre est le siège d'un transport de matière, en particulier d'éléments d'origines diverses, dont une proportion importante résulte des activités humaines. Ce phénomène induit des conséquences parfois graves, pour la santé humaine et pour la fonctionnalité des écosystèmes. Les éléments ainsi transférés sont redéposés, de manière complexe, à la surface de la terre, avec une cartographie de distribution très inégale, des possibilités d'accumulation, ou au contraire de dilution, variables, conduisant à des altérations diversifiées de la composition des eaux et des sols et de la fonctionnalité des êtres vivants. La redéposition atmosphérique est étudiée depuis une cinquantaine d'année sur les troncs des arbres, qui constituent une matrice verticale commune, très enrichie par l'apport atmosphérique, et pouvant mener soit à une analyse de composition, soit à des études de bioindication. Il en a découlé des tests de routine largement utilisés. Cependant, pour définir avec précision les apports d'origine anthropique et mieux maîtriser, en vue de les réduire, les apports anormaux ou dangereux, une étude en profondeur de cette déposition corticale devait être entreprise. C'est l'objet de ce mémoire. Au regard de la complexité du problème abordé, nous nous sommes essentiellement limités à l'étude d'une seule espèce d'arbre : Fraxinus excelsior L. , très commun dans notre zone d'étude et couvrant une vaste échelle d'altitude. Notre démarche analytique a consisté à combiner une analyse élémentaire très complète et sensible, l'ICP-MS avec une observation en microscopie à balayage couplée à la détermination de l'émission de rayons X spécifique des éléments présents. Cet ensemble de deux méthodes a permis de combiner identification - dosage précis - localisation - distinction entre états particulaire et dispersé. La déposition atmosphérique a été considérée sur une échelle de temps allant de 3 mois à 40 ans, en séparant les pousses successives des arbres. Nous avons séparé le dépôt superficiel sur les surfaces végétales d'une fraction solidement intégrée dans les tissus des tiges, spécialement le suber. Ces deux entités ne correspondent pas à la même chronologie. Nous avons montré que le dépôt de surface était, de fait, un écosystème construit sur un biotope alimenté conjointement par l'atmosphère et par l'arbre lui-même et qu'il comportait une phase vivante reviviscente et pour partie photosynthétique. Ce dépôt superficiel est déplacé en grande partie par la pluie. Le suber, couche apoplastique imperméable, a une bonne capacité de rétention des éléments à long terme et constitue, comparativement aux autres tissus des tiges, une matrice très intéressante pour percevoir l'apport atmosphérique sur plusieurs décennies. Pour déterminer valablement les apports atmosphériques d'origine anthropique qui s'accumulaient dans ces deux types de matrices, nous avons conçu un système de calcul (AAEF) permettant de les séparer des apports géogéniques et biologiques. Par ailleurs, constatant que l'apport atmosphérique comportait deux types de constituants, soit dispersés, soit particulaires, nous avons conçu et mis en œuvre un protocole de fractionnement basé 1) sur l'incinération, 2) sur les traitements successifs à l'eau et à l'acide nitrique concentré (2N) qui nous a permis d'étudier isolément une phase particulaire dans laquelle la masse des matériaux géogéniques se trouve rassemblée avec l'essentiel du plomb et du manganèse, la phase HNO3 concentrant les éléments comme le cuivre et le zinc et une phase H2O contenant l'essentiel du potassium. Les profils de distribution entre les différentes fractions semblent constituer une information intéressante sur la spéciation de plusieurs types d'éléments. L'ensemble du corpus méthodologique ainsi édifié permet d'accéder à des études assez réalistes d'historique et de distribution géographique des polluants élémentaires à des échelles de distances variées<br>Human activities are responsible for the atmospheric transfer of several types of compounds among which elements are present. One of the secondary effects of such transfer may be to affect human health and the functionality of ecosystems. After atmospheric transfer, a complex deposition of the elements occurs on the earth surface, with very unequal distribution, accumulation or dilution inducing quite different effects on water and soil composition and on the functionalities of living beings. The deposition process has been studied for approximately half a century on tree trunks. These organs constitute a very common vertical matrix on which quantitative or biomonitoring studies can be efficiently carried out, thus offering widely used routine tests. However, for a better exploitation of the information contained in such deposits, a much better understanding of this type of deposition was required. Such is the purpose of this report. A single tree species was chosen for this study: Fraxinus excelsior L. , a very common tree for our region, which was cultivated in the campus station and which could be found at several altitudes between 200 and 1700 m. Our methodological approach consisted in mixing two types of analytical techniques: ICP-MS and SEM-EDX which allowed to obtain an accurate concentration measurement of trace elements, a determination of their location or distribution at a microscopic scale and a chemical determination of the composition of crystallized or precipitated compounds. The time-scale of our studies on deposits ranged from 3 months to 40 years. Two types of fractions were analysed separately: a superficial one, on the stems, and another one, integrated inside the suber tissue and also inside other tissues. It was demonstrated that the superficial deposit was in fact a component of a specific small ecosystem characterized by a non-negligible photosynthetic rate and by a reviviscent ability. The superficial deposit is submitted to a partial lixiviation by rain. The suber tissue is a waterproof, apoplastic layer able to tightly retain most of the elements over long periods of time. It seems to be the best tissue for retaining atmospheric components over several decades. The deposit has several possible origins geogenic, biogenic or anthropogenic. In order to focus on this last fraction, a new system of calculation was conceived, which allows to determine the composition of an atmospheric anthropic elements fraction (AAEF). Moreover, this AAEF was fractionated into two parts, a dispersed one inside the deposit and a pattern of solid particles which were found either in the superficial deposit or inside the suber but not in the other tissues. A purification of the solid particles fraction was carried out, separating the water-soluble elements, the HNO3 2N-soluble ones and the solid residue. This last fraction contains most of the geogenic components, and of the Pb and Mn contents. The HNO3 fraction concentrates the elements such as Zn and Cu. The main purification steps are associated to the presence of the whole stock of dispersed K and Na inside the water phase and of Ca in the HNO3 fraction. This fractionation probably allows interesting speciation studies. With all these new experimental approaches, it seems possible to obtain realistic analyses of the historical and geographical distributions of elements deposits on different spatial scales

La découverte d’épisodes de mortalité piscicole dans les rivières de Franche-Comté a été à l’origine d’une controverse sur les causes et les responsabilités relatives à ce phénomène. Ce chapitre montre les différents types d’acteurs et de savoirs impliqués dans la qualification de la situation. Il revient également sur l’implication de trois groupes de scientifiques pour en analyser les différentes postures.

Les fluctuations de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère étaient courantes dans l'histoire de la Terre, et les données paléoclimatiques documentent les transitions entre différents états climatiques à différentes échelles de temps. Les changements climatiques du Cénozoïque contiennent des informations quantitatives pertinentes sur l'évaluation des effets climatiques d'origine humaine, et les périodes interglaciaires antérieures qui étaient plus chaudes que l'Holocène peuvent jouer un rôle clé dans l'évaluation des niveaux dangereux du taux de réchauffement actuel en anticipant les changements futurs du climat. Les estimations de l'ampleur et du rythme des changements paléoclimatiques sont des outils utiles pour tester les théories écologiques et déterminer comment la dynamique de la biodiversité peut être façonnée par les changements climatiques. Des impacts dramatiques du changement climatique ont déjà été observés. Les changements de régime des écosystèmes résultant du changement climatique sont déclenchés par différentes perturbations, telles que les sécheresses, les tempêtes de vent, les incendies et les épidémies de parasites.