Дисертації з теми "Polluants organiques – Environnement"

Les poules pondeuses sont susceptibles d’être exposées à des polluants organiques persistants (POP) potentiellement présents dans leur environnement. Dans un contexte de sécurisation des systèmes d’élevage avicole vis-à-vis des POP, nous avons étudié les facteurs influençant le transfert des POP ingérés vers l’œuf. Ces facteurs sont liés à la nature de la matrice ingérée (sol ou aliment), aux caractéristiques de l’animal (taux de ponte, état d’engraissement) et aux caractéristiques de la molécule (lipophilicité, susceptibilité à la métabolisation). Pour cette étude, différentes approches scientifiques ont été mobilisées : l’expérimentation in vivo et la modélisation mathématique. Les expérimentations in vivo ont permis d’étudier la biodisponibilité relative des PCB d’un sol naturellement contaminé, et de renseigner les paramètres de la cinétique de transfert vers l’œuf de molécules non encore étudiées chez la poule pondeuse telles que des molécules émergentes (exemple d’un retardateur de flammes bromé, HBCD) ou les HAP. Nos résultats montrent en particulier l’importance de l’impact du degré de métabolisation de la molécule sur l’allure de la cinétique et le niveau du transfert. L’élaboration d’un modèle mathématique dynamique a permis d’explorer l’influence des caractéristiques de l’animal sur le transfert de POP vers l’œuf. Le niveau de ponte influence directement, et de façon proportionnelle, le niveau de contamination des tissus de la poule à l’état d’équilibre. Le niveau d’engraissement a un rôle de dilution en cas de période de non ponte et influence de façon marquée la vitesse de décontamination des tissus lors d’une période d’épuration suivant une exposition
Laying hens are likely to be exposed to a wide range of persistent organic pollutants (POPs) potentially present in their environment. In the context of securing poultry farming systems regarding POPs, our research has focused on identifying and grading factors likely to influence the transfer of ingested POPs to eggs. These factors are related to the nature of the ingested matrix (soil or feed), to the characteristics of the animal (laying rate, fatness) and to the properties of the molecule (lipophilicity, sensitivity to metabolism). Different scientific approaches have been implemented: in vivo experimentation and mathematical modeling. In the frame of in vivo experiments we have assessed the relative bioavailability of PCBs from one naturally contaminated soil. In addition, we have calculated parameters of the kinetics of transfer to eggs of molecules that had never been studied in laying hens, such as emerging molecules (for example a brominated flame retardant, HBCD), or PAHs. Our results point out the dominant impact of the molecule metabolism on the shape of its kinetics and on its rate of transfer to eggs.The developed dynamic mathematical model makes it possible to pilot variations with time of the size of the lipid compartments in the animal and of the frequency of laying. It was used to assess the influence of these animal characteristics on the transfer of POPs to eggs. Laying rate proportionally influences the contamination level of eggs and of animal tissues at steady state. Body fat dilutes absorbed POPs in absence of laying and significantly influences the rate of decontamination of tissues during depuration subsequent to an exposure period

La révolution industrielle, l’évolution technologique, la croissance démographique et l’urbanisation ont affecté non seulement l’économie ou la politique dans le monde mais également la santé environnementale. Divers types de polluants sont générés et introduits, de manière permanente, dans l’environnement via les effluents industriels, agricoles et/ou municipaux. Parmi ces polluants figurent les polluants organiques persistants ou POP qui sont susceptibles de développer une toxicité non négligeable pour la santé humaine et le bon fonctionnement de l’écosystème. En plus, ils sont détectés dans tous les composants de l’écosystème global, y compris l’atmosphère, les ressources en eaux, le sol, les sédiments et les biotes. Depuis la découverte des insecticides DDT dans les tissus humains, le sort et le comportement de ces polluants dangereux ont retenu l’attention de la recherche scientifique. Dans le présent travail, on s’intéresse essentiellement aux POP du type hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et ses dérivés méthylés (Me-HAP) ainsi que les polychlorobiphényles (PCB). La première partie de l’étude est consacré à l’évaluation de leur niveau de contamination dans différents compartiments de l’environnement. Leur occurrence et distribution ont été évaluées dans les phases dissoutes, particulaires et sédimentaires du système d’eaux douces du bassin versant de l'Escaut dans la zone transfrontalière France-Belgique dans le cadre du projet FRB-RégionNPC "BIOFOZI" suivi d’une étude écotoxicologique. La même investigation est réalisée sur des sols originaires du Nord-Pas-de Calais (France) et de Madagascar. La seconde partie contribue à une étude de faisabilité de traitement biologique de sols contaminés par les HAP
The industrial revolution, technological change, population growth and urbanization have affected not only the economy and politics all around the world but also the environment. Various types of pollutants are generated and introduced permanently into the environment through industrial, agricultural and/or municipal discharges. These pollutants include the persistent organic pollutants or POPs which can develop dangerous effects to human health and the ecosystem. In addition, they are reported detected in all the environmental components including the atmosphere, water resources, soils, sediments and biota. Since the discovery of the insecticides DDT in human tissue, the fate and behavior of these type of hazardous pollutants have caught the interest of researchers. In this work, our target contaminants are polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their methylated derivatives (Me-PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs). The first part of our study investigated the contamination level of theses POPs in the different compartments of the environment (water, suspended solid matters, sediment, soil). Their occurrence and distribution were evaluated in the dissolved, particulate and sedimentary phases of the freshwater system of the Scheldt basin in the border area between France and Belgium in FRB-RegionNPC "BIOFOZI" program. An ecotoxicological risk assessment was also carried out. The same investigations were also conducted in soil samples originating from northern France and from Madagascar. The second part of the present work concern a feasibility study of PAHs-contaminated soil bio-treatment (bioremediation)

Le cancer de la prostate (CaP) est la pathologie tumorale la plus fréquente chez les hommes dans les pays occidentaux. L’âge avancé, les origines ethno-géographiques et la présence d’antécédents familiaux de CaP sont les principaux facteurs de risque clairement établis. Les expositions aux substances chimiques issues de l’activité humaine, en particuliers ceux présentant des propriétés hormonales (perturbateurs endocriniens), sont suspectées. L’objectif général cette thèse est d’étudier le rôle de certains polluants universels présentant des propriétés hormonales, tels que le DDE (principal métabolite du DDT) et les PCBs, ainsi que celui des polymorphismes de gènes codant pour des enzymes intervenant dans le métabolisme des xénobiotiques (GSTM1, GSTT1) et des œstrogènes (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) dans la survenue du CaP ou de sa récidive après traitement par prostatectomie radicale. Ce projet s’appuie sur les données obtenues lors de l’étude cas-témoins en population générale en Guadeloupe (KARUPROSTATE) et de la file active des cas traités par prostatectomie radicale
Prostate cancer (PCa) is the most frequent type of cancer in Western countries. Advanced age, ethno-geographic origin and the presence of a family history of CaP are the main clearly established risk factors. The effects of exposure to synthetic chemicals with hormonal properties, also called endocrine disruptors (EDCs), on PCa are also are suspected. The main objective of this thesis is to evaluate the relationships between plasma concentration of persistent organochlorine pollutants with hormonal properties, such as DDE (the main metabolite of DDT) and PCBs as well polymorphisms of selected genes involved in xenobiotic (GSTM1, GSTT1) and estrogens (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) metabolism, and the occurrence of PCa or its recurrence after treatment with radical prostatectomy. This project is based on data obtained from the population-based case-control study (KARUPROSTATE) in Guadeloupe and from cases treated by radical prostatectomy

La contamination des systèmes riverains par les polluants organiques persistants et les contaminants émergents a reçu ces dernières années une attention particulière à leur impact sur les écosystèmes exposés. Les petites rivières méditerranéennes présentent des variations importantes et rapides du débit hydrologique au cours de l'année et contribuent à la pollution de la Méditerranée à travers le transport de la contamination survenant dans la zone côtière, surtout lorsque la densité de population est élevée. La rivière Kadicha au nord du Liban est un exemple des pressions anthropiques exercées au niveau du bassin méditerranéen. Cette petite rivière côtière est impactée par une urbanisation désorganisée et rapide, une croissance démographique et l’absence de traitement adapté des eaux usées. Dans ce contexte, plusieurs contaminants, témoins de différentes activités anthropiques, ont été sélectionnés et analysés au niveau du bassin versant de la rivière Kadicha.L’objectif principal de cette thèse est de déterminer l’impact des activités anthropiques sur le bassin versant de la rivière Kadicha à travers l’étude de la contamination par les polluants organiques persistants et les contaminants émergents. Le risque environnemental potentiel associé à leur présence est par la suite évalué. Parmi les contaminants émergents l’étude a porté sur deux groupes de composés à usage continu ayant des propriétés physico-chimiques différentes : les produits de soins personnels (absorbants ultraviolets et muscs), biocides, insecticides et tensioactifs (alkylphénols) et les produits pharmaceutiques. Ainsi 41 molécules lipophiles et 23 molécules hydrophiles (résidus de médicaments et leurs métabolites) sont recherchées dans les matrices sédiments et eau respectivement. Les matrices sont prélevées au cours de deux campagnes d’échantillonnage correspondant aux saisons humides et sèches au niveau de sites urbains, ruraux et de zones mixtes (résidentielles et agricoles).Les résultats indiquent : i) une détection de la totalité des polluants organiques persistants et des produits de soins personnels, biocides, insecticides et tensioactifs recherchés et 6 médicaments détectés, ii) une contamination (en terme de concentration et de diversité des molécules retrouvées) bien plus marquée en milieu urbain qu’en milieu rural, iii) une détermination de traceurs potentiels de l’activité urbaine (perméthrine, galaxolide, UV-326) iv) un risque environnemental élevé identifié pour certaines molécules (l’ofloxacine (médicament), les HAPs à faibles poids moléculaire et les polychlorobiphényles) et v) un risque potentiel plus élevé associé à la présence de polluants organiques persistants.Ces résultats constituent une base de connaissances sur les pressions anthropiques et les niveaux de contamination par les polluants organiques persistants et les contaminants émergents du bassin versant de la rivière Kadicha. Les données acquises sur la présence de ces contaminants au niveau du bassin versant de la rivière Kadicha ainsi que les risques environnementaux potentiels associés avec la présence de certaines molécules conduisent à proposer ces molécules comme molécules à suivre dans des futurs programmes de surveillance des rivières anthropisées au niveau du bassin méditerranéen
The river contamination with persistent and emerging organic pollutants has raised an increasing concern about their impact on exposed ecosystems. Small Mediterranean coastal rivers have great and fast variations of hydrological flow along the year and can rapidly bring to the mediterranean sea the contamination occurring in the coastal area, especially where population density is high. The Kadicha river basin in Northern Lebanon is an illustrative example of multiple pressures encountered in the Mediterranean basin: it is a small coastal river affected by disorganized and rapid urbanization, a population growth and a chronic default of wastewater collection and treatment. In this context, various contaminants, witness of different anthropic activities were selected and analyzed within the Kadicha river basin.The main objective of this thesis was to determine the impact of anthropogenic activities on the Kadicha River watershed through the study of the contamination with persistent and emerging organic pollutants. Then, the potential environmental risk associated with their presence was assessed. Among emerging contaminants, several compounds having different physico-chemical properties were selected: personal care products (ultraviolet absorbents, musks), insecticides, biocides and surfactants (alkylphenols) and pharmaceutical products. Thus 41 hydrophobic compounds and 23 hydrophilic compounds were studied in sediments and water respectively. The environmental matrices were collected during two sampling campaigns corresponding to wet and dry seasons along sites impacted by urban, rural and mixture land uses (residential and agricultural zones).The results indicate : i) a detection of the totality of persistant organic pollutants and personal care products, insecticides, biocides and surfactants and 6 pharmaceuticals were detected, ii) a higher contamination (in terms of concentrations and diversity of molecules) in urban than in rural zones, iii) a selection of potential markers of urbanization (permethrin, galaxolide and UV-326) iv) an environmental risk for several compounds (ofloxacine (pharmaceutical), low molecular weight PAHs and polychlorinated biphenyls) was identified and v) a higher potential risk associated with the presence of persistent organic pollutants.These results can be considered a knowledge base on anthropogenic pressures and levels of contamination with persistent and emerging organic pollutants in the Kadicha river watershed. The data acquired as well as the potential environmental risks associated with the presence of certain molecules in the Kadicha river watershed lead to propose these molecules as a part of future monitoring programs for anthropized rivers in the Mediterranean basin

La qualité de l’environnement intérieur est aujourd’hui un sujet de préoccupation majeur en santé publique. Les populations passent près de 90 % de leur temps en environnement intérieur où elles sont exposées à des polluants comme les composés organiques semi-volatils (COSV) suspectés d’effets néfastes pour la santé. L’ingestion de poussières est une voie d’exposition non négligeable à certains de ces COSV, en particulier chez les enfants. Pour caractériser cette exposition, il est nécessaire de prendre en compte la bioaccessibilité orale des COSV, définie comme la fraction de polluant libérée dans le tractus gastro-intestinal et disponible à l’absorption. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont de (i) développer et valider une méthode simple à mettre en œuvre pour la mesure de la bioaccessibilité orale des COSV dans les poussières et (ii) produire des données de bioaccessibilité pour des COSV d’intérêt sanitaire. Cette thèse sur articles est constituée de trois chapitres : un contexte scientifique, qui présente les sources et la toxicité des COSV, puis décrit leur présence dans l’air et les poussières des écoles, avant d’aborder les différentes voies d’exposition humaine ; un état de l’art sur la bioaccessibilité orale des COSV dans les poussières ; la proposition d’une méthode simplifiée pour la mesure de cette bioaccessibilité, sa validation et son application à de premiers échantillons. Ces travaux se concluent sur un contexte plus large que l’ingestion en établissant des perspectives considérant également la bioaccessibilité par inhalation et par contact cutané, afin de caractériser de manière globale l’exposition aux COSV en environnement intérieur
The quality of indoor environments is now a major public health concern. People spend nearly 90% of their time indoors where they are exposed to pollutants such as semi-volatile organic compounds (SVOCs) suspected of adverse health effects. Dust ingestion is a significant route of exposure to some of these SVOCs, especially for children. To characterize this exposure, it is necessary to consider the oral bioaccessibility of SVOCs, defined as the fraction of pollutant released into the gastrointestinal tract and available for absorption. In this context, the objectives of this PhD thesis are to (i) develop and validate a simple method for measuring the oral bioaccessibility of SVOCs in indoor dust and (ii) produce bioaccessibility data for SVOCs of health interest This article-based thesis consists of three chapters: a scientific context, which presents the sources and toxicity of SVOCs, then describes their presence in school air and dust, before addressing the different routes of human exposure; a state of the art on the oral bioaccessibility of SVOCs in dust; and the proposal of a simplified method for measuring this bioaccessibility, its validation, and its application to first samples. This work concludes on a broader context than ingestion by establishing perspectives that also consider inhalation and dermal bioaccessibility, in order to characterize the overall exposure to COSV in indoor environments

Le biogaz fait partie des stratégies de diversifications des énergies renouvelables à l'échelle européenne. Un des freins technico-économiques à la valorisation en moteur thermique est la formation de dépôts abrasifs résultant de la combustion d'impuretés contenues dans les biogaz notamment les Composés Organiques Volatils du Silicium (COVSi communément appelés siloxanes) qui pénalisent le fonctionnement et les coûts de maintenance associés. L'impact négatif sur la filière est conséquent, de même que celui du sulfure d'hydrogène (H2S). Les recherches, articulées en 3 axes, sont développées avec la volonté de prendre en compte la réalité industrielle : -Analyse de dépôts moteurs prélevés sur plusieurs sites industriels. Ils sont caractérisés par analyses élémentaire, diffraction des rayons X, microcalorimétrie et microscopie électronique. L'objectif est de réfléchir à la possibilité d'utiliser les caractéristiques physico-chimiques d'un dépôt comme un indicateur de la qualité du biogaz dont il est issu. -Comparatif de deux méthodes d'analyses des COVSi, non seulement concernant les biais analytiques liés à la nature même des composés, mais aussi sur les difficultés liées aux prélèvements de biogaz sur site. Les résultats permettent d'appréhender les valeurs absolues des résultats analytiques avec plus de recul et de les pondérer. -Evaluation de traitements épuratoires du biogaz vis-à-vis des COVSi et d'H2S. Un comparatif des performances de plusieurs charbons actifs est réalisé au laboratoire en conditions contrôlées, et sur le terrain. Un réacteur de traitement gaz-liquide est testé sur biogaz réel pour en apprécier les performances vis-à-vis de certains COVSi. L'ensemble de cette étude permet de réfléchir sur la pertinence du choix des critères de qualité d'un biogaz, mais aussi sur les méthodes analytiques d'évaluation de ces critères. Ce dernier point est fondamental pour toute mise en œuvre et dimensionnement d'un système de traitement épuratoire.

La production mondiale de déchets augmente d’une façon rapide, elle engendre une source de menace pour les organismes vivants, la santé humaine et l’environnement. Dans les pays du tiers monde comme le Liban, la majorité des déchets produits sont éliminées dans des décharges mal contrôlées. Les déchets sont soumis à des processus de dégradation aboutissant à la libération de nombreuses substances toxiques principalement les lixiviats, chargés en polluants, ils constituent une source importante de la pollution de l’environnement. Au Liban les déchets sont éliminés dans des décharges non contrôlées sans aucun tri préalable. La décharge de Tripoli est l'une des plus grandes au Liban, ses lixiviats sont rejetés dans l’environnement aquatique sans aucun traitement. Notre travail de recherche a pour objectif d’étudier les caractéristiques physico-chimiques ; la variation temporelle et saisonnière de la qualité des lixiviats issue de la décharge, et l’estimer le risque sur la zone d’étude. Afin de répondre à ces objectives plusieurs campagnes d’échantillonnages ont été effectuées couvrant les périodes estivales et hivernales, ainsi que les cellules anciennes et nouvelles du corps de la décharge. La variation des 100 paramètres de qualité des lixiviats à savoir des composants organiques dissous; des macros polluants inorganiques; des éléments traces métalliques et des composés organiques xénobiotiques ont été suivis. Les analyses de la qualité des lixiviats ont montré une grande variation entre les deux unités de la décharge. La teneur de la majorité des polluants (organiques et minéraux) détectés dans la nouvelle unité de décharge est beaucoup plus importante à celle trouvée dans l'ancienne unité. Cela indique l'état hétérogène du corps de la décharge et l’influence de l’âge sur la qualité des lixiviats. La quantité et la qualité du lixiviat sont fortement corrélées aux conditions climatiques et cela dépend du polluant étudié, ce qui reflète la complexité d’effet saisonnier sur la qualité du lixiviat de la décharge de Tripoli. Des valeurs élevées des LPI (indice de pollution par le lixiviat) et du flux annuel des polluants (organiques et minéraux) ont été trouvées, ce qui montre la toxicité élevée des lixiviats ainsi que la pollution occasionnelle des différents compartiments de l’environnement aquatique voisin (Fleuve Abou Ali et Mer Méditerranée).Les résultats obtenus dans cette étude donnent une image claire sur la qualité de lixiviat de la décharge, ils serviront à la mise en place des actions correctives et préventives de la situation dangereuse de la décharge et à attirer l’attention des responsables locaux et nationaux pour limiter le danger et de se diriger vers une bonne gestion des lixiviats rejetés par la mise en place d’un système de traitement spécifique des lixiviats
The global production of waste is increasing rapidly, posing a source of threat to living beings, human health and the environment. Most of the waste produced is disposed of in poorly controlled landfills, especially in third world countries such as Lebanon. The waste is subjected to degradation processes resulting in the release of many toxic substances mainly leachate which is loaded with pollutants constituting a major source of environmental pollution. In Lebanon, waste is disposed of in uncontrolled landfills without any prior sorting. The Tripoli landfill is one of the most dangerous landfills in Lebanon due to the disposal of leachate in the aquatic environment without any treatment.Our research work aims to study the physico-chemical characteristics; the temporal and seasonal variation in the quality of the leachate from the Tripoli landfill in northern Lebanon, and the estimation of the probable risk of leachate in the study area. In order to meet these objectives, several sampling campaigns were carried out covering the summer and winter periods, as well as the old and new cells of the body of the landfill. The variation of the 100 leachate quality parameters, namely dissolved organic components; inorganic macro-components; metallic trace elements; and xenobiotic organic compounds were monitored according to standard methods of wastewater analysis using specific laboratory equipment. Analyzes of the leachate quality showed a large variation between the two-landfill units. The content of the majority of pollutants (organic and mineral) detected in the new landfill unit is much higher than that found in the old unit. This indicates the heterogeneous state of the landfill body and the influence of age on the quality of the leachate. The quantity and quality of the leachate is strongly correlated with climatic conditions and it depends on the pollutant studied, reflecting the complexity of the seasonal effect on the quality of the leachate from the Tripoli landfill. High values of LPI (Leachate Pollution Index) and leachate pH were found which show the age of the Tripoli landfill. High values of LPI and the annual flow of pollutants (organic and mineral) were found, which shows the high toxicity of the leachate as well as the occasional pollution of the different behaviors of the neighboring aquatic environment (Abou Ali River and Mediterranean Sea).The results obtained in this study give a clear picture of the leachate quality of the Tripoli landfill; which will be used to set corrective and preventive actions for the hazardous situation of the landfill, and to attract the attention of local and national managers to limit the danger and move towards a good management of leachate rejected by the establishment of a specific treatment system of leachate

Les contaminants organiques sont des substances nocives présentes dans l'environnement qui peuvent affecter la santé humaine et les écosystèmes. Parmi eux, les composés pharmaceutiques et les pesticides sont liés à de nombreuses maladies chez l'homme. Ils peuvent également affecter des espèces non-cibles dans l'environnement. Dans le cas des pesticides, largement utilisés en agriculture, des alternatives sont à l'étude. Les biopesticides, qui sont des substances complexes dérivées de sources naturelles, représentent une alternative aux pesticides. Ils sont présumés moins nocifs ; cependant, les réglementations actuelles ne sont pas bien adaptées à ces substances. Par conséquent, de nouveaux paramètres doivent être développés pour étudier le devenir et l'impact des biopesticides. Au sein de l'unité de recherche CRIOBE, une nouvelle méthode appelée « Environmental Metabolic Footprinting » (EMF) a été développée. Cette méthode repose sur l'utilisation de la métabolomique non-ciblée par LC-MS afin d'étudier le devenir et l'impact environnemental des substances complexes comme les biopesticides, en analysant le méta-métabolome de la matrice environnementale, qui comprend à la fois l'endométabolome (métabolome de la matrice environnementale) et le xénométabolome (composés contaminants organiques et leurs produits de dégradation). L'objectif de ma thèse était d'apporter de nouveaux développements à l'approche EMF afin de mettre en place une approche pour l'évaluation des risques environnementaux (ERA) des contaminants organiques dans les matrices environnementales des sols et des sédiments. De nouveaux paramètres ont été mis en place et des approches supplémentaires -omiques ont été introduites. Dans le premier chapitre, je me concentre sur la détermination de la méthode d'extraction chimique optimale et du kit d'extraction d'ADN optimal pour analyser le devenir et l'impact des contaminants organiques dans les matrices de sédiments. Quatre méthodes d'extraction chimique ont été comparées, et pour l'extraction d'ADN, cinq kits commerciaux ont été testés. En utilisant les résultats de la LC-MS, j'ai identifié la méthode d'extraction chimique optimale et, en analysant les métriques de diversité alpha et bêta, le meilleur kit d'extraction d'ADN a été sélectionné. Le deuxième chapitre se concentre sur le développement d'un flux de travail statistique pour étudier le devenir des contaminants organiques tels que les biopesticides (par exemple, Beloukha). Ce flux de travail inclut le développement d'un nouveau paramètre, le temps de dissipation, qui correspond au temps nécessaire à la dissipation des contaminants organiques. Une expérience cinétique de 57 jours a été menée sur une matrice de sol (microcosme) et le bioherbicide Beloukha. En utilisant un flux de travail ad hoc et des scripts développés, nous avons pu extraire les composés biopesticides du méta-métabolome et déterminer le temps de dissipation de Beloukha. Dans le troisième chapitre, je me concentre sur l'impact de Beloukha sur la biodiversité. Le métabarcoding bactérien et eucaryote a été réalisé. Les résultats montrent que les composés biopesticides ont un impact significatif sur les bactéries et les microeucaryotes, alors qu'aucun effet significatif n'a été observé sur les métazoaires. De plus, nous avons pu identifier les taxons spécifiques impactés et les métabolites responsables. En conclusion, ce travail a permis d'apporter des améliorations significatives à l'approche EMF, la rendant plus intégrative et adaptée à l'étude du devenir et de l'impact des contaminants organiques dans différents types de matrices (sol, sédiment, etc.). L'introduction de l'approche génomique permettra de déterminer plus en détail l'impact des contaminants organiques sur la biodiversité. Les nouveaux développements, contribueront à mettre à jour les réglementations existantes, les rendant plus adaptées aux substances complexes et garantissant l'utilisation sécurisée des biopesticides
Organic contaminants are harmful substances present in the environment that can affect human health and ecosystems. Among them, pharmaceutical compounds and pesticides, are linked to many diseases in humans, such as cancer, respiratory disorders, and neurological disorders. They can also affect non-target species in the environment, including beneficial insects. In the case of pesticides, widely used in agriculture and other fields, alternatives are under consideration. Biopesticides, which are complex substances derived from natural sources such as plants and microorganisms, present a promising alternative to pesticides. They are presumed to be less harmful; however, the existing regulations are not well adapted to these substances, and current parameters, like DT50 and DT90, are not suitable for studying the degradation of biopesticides. Therefore, new parameters need to be developed to study the fate and impact of biopesticides. At CRIOBE research unit, a new method called Environmental Metabolic Footprinting (EMF) has been developed. This method is based on the use of non-target metabolic LC-MS in order to study the environmental fate and impact of organic contaminants and in particularly complex substances like biopesticides by analyzing the environmental matrix meta-metabolome, which includes both the endometabolome (environmental matrix metabolome) and the xenometabolome (organic contaminant compounds and their degradation products). The aim of my PhD was to bring new developments to the EMF approach in order to set up an approach for the Environmental Risk Assessment (ERA) of organic contaminants in soil and sediment environmental matrices. New parameters were set-up and additional -omics approaches were introduced. In the first chapter, I focus on determining the optimal chemical extraction method and the optimal DNA extraction kit for analyzing the fate and impact of organic contaminants in sediment matrices. Four chemical extraction methods were compared, and for DNA extraction, five commercial kits were tested. Using LC-MS results, I identified the optimal chemical extraction method, and by analyzing alpha and beta diversity metrics, the best DNA extraction kit was selected. These findings will make the EMF approach suitable and well-adapted for studying organic contaminants in sediment matrices. The second chapter centers on the development of a statistical workflow to study the fate of organic contaminants such as biopesticides (e.g., Beloukha). This workflow includes the development of a new parameter, dissipation time, which corresponds to the time required for the dissipation of organic contaminants. A 57-day kinetic experiment was conducted on a soil matrix (microcosm) and the bioherbicide Beloukha. Using ad-hoc workflow and develo pedscripts, we were able to extract biopesticide compounds from the meta-metabolome and determine the dissipation time of Beloukha. In the third chapter, I focus on the impact of Beloukha on biodiversity. Bacterial and eukaryotic metabarcoding (16S and 18S Ribosomal ribonucleic acid (rRNA) genes) were performed. The results show that biopesticide compounds significantly impacted bacteria and microeukaryotes, whereas no significant effect was observed on metazoa. Additionally, we were able to identify the specific taxa impacted and the metabolites responsible. In conclusion, this work has led to significant improvements in the EMF approach, making it more integrative and suitable for studying the fate and impact of organic contaminants in different types of matrices (soil, sediment, etc.), the introduction of genomic approach will help to determine in more details the impact of the organic contaminant on biodiversity. The new developments such as dissipation time will help update existing regulations, making them more suitable for complex substances and ensuring the safe use of biopesticides to preserve ecosystem balance

La Zone Côtière Libanaise (ZCL), s'étend sur plus de 220 km le long de la mer Méditerranée orientale, est un cas typique de la plupart des zones côtières des pays en voie de développement où la combinaison d’un large éventail d'activités humaines contribue à la pollution de l'eau et à la dégradation de l'environnement. Cette pollution est due aux rejets industriels et domestiques, directs et indirects, d’un grand nombre de contaminants dans le milieu marin. En raison de son importance écologique, l'évaluation de la qualité des sédiments côtiers constitue un domaine de recherche important afin de statuer sur le niveau de la contamination des eaux. Dans ce travail, nous avons mis l’accent sur certains contaminants prioritaires tels que les Polluants Organiques Persistants (POP) et les métaux lourds qui sont connus pour leurs toxicités, leurs bioaccumulations et les effets cancérigènes et mutagènes. En raison d’un manque d'informations sur ces polluants dans le bassin méditerranée orientale en général et sur la zone côtière libanaise en particulier, nous avons focalisé l'étude sur les sédiments dans les sites côtiers les plus sensibles comme les bassins semi-fermés tels que les ports et les baies qui sont des écosystèmes très vulnérables où une grande quantité de polluants s’accumulent dans les sédiments où la remise en suspension et l'oxydation des sédiments anoxiques se produisent fréquemment.. L’évaluation de la qualité des sédiments portuaires est indispensable pour connaitre le devenir en cas d’aménagement. Une attention particulière a été portée sur le site du port de Tripoli, qui est considéré comme le deuxième port du Liban et en raison de son emplacement à proximité d’une réserve naturelle classée, les îles palmiers. En général, le niveau de pollution de la ZCL varie entre moyen et élevé selon le site. Pour le port de Tripoli, une proposition de plan d'urgence a été préparée pour l’aide à la décision des autorités du Port pour apporter des réponses aux incidents possibles comme les incendies ou le déversement pétrolier accidentel. Ce plan d’urgence peut être considéré comme une première étape de la gestion des zones côtières afin d’assurer un développement durable
Lebanon coastal zone (LCZ) which extends over 220 km along the Eastern Mediterranean Sea is a typical case of most coastal areas of the developing countries in the Mediterranean region, where the combination of a wide range of anthropogenic activities are contributing to water pollution and environmental degradation, by the direct and indirect release of a large number of pollutants into the sea via atmospheric and river inputs. Amongst the numerous environmental concerns we are facing, the marine environment is one of the top priorities that must be addressed. Due to its ecological importance, the evaluation of coastal sediment quality constitutes an important area of research to give a clear picture of water pollution status. Much attention was paid of some priority pollutants such as persistent organic pollutant (POPs) and heavy metals as known to be toxic, persistent and bio-accumulative, carcinogenic and mutagenic. There is an urgent need to survey the levels of these pollutants in sediments due to the great lack of information in the eastern part of the Mediterranean Sea in general and particularly in Lebanese coastal zone which render our study very important and useful regionally and locally by local authority and policy makers during coastal zone management. The semi-enclosed basins such as ports and bays are very vulnerable ecosystem where build-up greatly amount of these pollutants in sediments. This why we focus on our studies of the assessment of ports sediment quality of some possible hotspots where the re-suspension and oxidation of anoxic sediment occur frequently. A special attention was taken to Tripoli harbour which is the second Port of Lebanon due to its location near some reserved island. The pollution levels of LCZ by these pollutants are assigned as moderate to high. An emergency proposal plan was prepared for Tripoli Harbour, this will assists harbour authority to response for all fire and oil spill accidents as a first step for a durable development inside this promising harbor

Avec l'augmentation de niveau de vie des populations, de plus en plus déchets urbains sont produits chaque jour en grande quantité. Ces déchets non seulement occupent une place importante mais dégradent l'environnement en particulier parce qu'ils contiennent divers polluants, qui peuvent porter atteinte à la santé humaine. Le compostage permet aux déchets urbains d'être recyclés en transformant la matière organique en engrais pour les sols agricoles. Par ailleurs, ce procédé peut aussi être utilisé comme méthode de biorestauration pour les sols pollués. Les modèles mathématiques sont des outils qui permettent de comprendre et éventuellement de modifier le processus de compostage. Ils pourraient également prédire la stabilité des produits issus du compostage et quantifier la nocivité des polluants qu'ils contiennent. L'objectif dans cette étude était de construire un modèle décrivant la dynamique des micropolluants organiques au cours du compostage et paramétrer le modèle sous l'interface de MATLAB. Ce modèle peut être utilisé selon les besoins des usagers avec 3 modules: le module de carbone organique, le module de polluants organiques et le module de couplage. Afin de calibrer et valider notre modèle, un ensemble de données de 12 différents mélanges de déchets et 4 différents types de polluants ont été utilisés. Pour l'application de la technique de compostage dans le domaine de la bioremédiation des sols contaminés, une expérience de compostage en laboratoire a été conçue dans lequel les déchets urbains organiques ont été mélangés avec un sol contaminé par des HAP. Nous avons étudié la dynamique des matières organiques, des micropolluants organiques et des populations microbiennes. Les résultats ont montré que la quantité des HAP dégradée a été de 50-60% lorsque le sol est composté avec des déchets organiques. En outre, des populations microbiennes successives ont été observées pendant le processus de compostage. Ces résultats expérimentaux ont été simulés par notre modèle afin de tester sa capacité dans un système sol-compostage. Cependant, quelques questions de recherches se posent encore: en ce qui concerne la modélisation, la simulation des substrats organiques solubles n'est pas assez bonne, ce qui est probablement dû à des limites sur l'étude des caractéristiques biochimiques des fractions organiques soluble; par ailleurs, seule la fonction température a été considérée comme facteur de l'environnement dans notre modèle, des limitations dues à l'l'humidité ou à l'oxygène, par exemple, doivent être étudiées dans des études ultérieures. L'activité microbienne pendant chaque phase de dégradation des HAPs n'a pas encore été assez clairement établie pour être incorporée dans notre modèle.

Des méthodes analytiques innovantes sont nécessaires pour surveiller ces polluants organiques en réponse au changement climatique. La spectrométrie de masse haute résolution couplée à la photoionisation à pression atmosphérique (APPI-HRMS) associée à la chromatographie liquide ultra-performante (UHPLC) est un outil de pointe pour l'analyse des molécules aromatiques apolaires. En effet, des mélanges multicomposants et un nouveau système de délivrance de dopants (tête d'impression piézoélectrique) ont été développés pour les applications APPI afin d'améliorer les performances d'ionisation et de détection des HAP en spectrométrie de masse à photoionisation à pression atmosphérique.Cela nous a permis de séparer et de détecter 14 des 18 HAP etudiés à de faibles concentrations en pg/µl avec des précisions de masse élevées de ≤4 ppm en 5 minutes. De plus, ces innovations ont amélioré de 2 à 10 fois les limites de détection et de quantification (LOD et LOQ) des HAP testés. Dans un second temps, afin de comprendre les mécanismes d'ionisation détaillés conduisant à la formation de cations radicaux ([M]+•), et a la formation d'ions [M–H]+ pour une classe de dérivés de TPD-N-substitués, de multiples études expérimentales ont été investiguées. Ainsi, un seul type de cation radicalaire, [M]+•, a été observé pour les HAP en utilisant des dopants multicomposants à base d'éthanol. D'autre part, les ions [M–H]+ pour les dérivés N-alkyl-TPD ont été observés en plus grande abondance dans les conditions APPI. De plus, le dopant de type benzène halogéné et la longueur de la chaîne alkyle (CnH2n+1), avec n ≥4, ont influencé la formation des ions [M–H]+
Innovative analytical methods are needed to monitor these organic pollutants in response to climate change. High-resolution mass spectrometry coupled with atmospheric pressure photoionization (APPI-HRMS) associated with ultra-performance liquid chromatography (UHPLC) is a state-of-the-art tool for the analysis of non-polar aromatic molecules. Indeed, multicomponent mixtures and new dopant delivery system (piezoelectric printhead) have been developed for APPI applications to improve the ionization and detection performance of PAHs during atmospheric pressure photoionization mass spectrometry. This allowed us to separate and detect 14 of the 18 studied PAHs at low pg/µl concentrations with high mass accuracies of ≤4 ppm in 5 minutes. In addition, these innovations improved the limits of detection and quantification (LOD and LOQ) of the PAHs tested by 2 to 10 times. Secondly, in order to understand the detailed ionization mechanisms leading to the formation of radical cations ([M]+•), and to the formation of [M–H]+ ions for a class of derivatives of TPD- N-substituted, multiple experimental studies have been investigated. Thus, only one radical cation type, [M]+•, was observed for PAHs using ethanol-based multicomponent dopants. On the other hand, [M–H]+ ions for N-alkyl-TPD derivatives were observed in greater abundance under APPI conditions. In addition, the halogenated benzene-type dopant and the length of the alkyl chain (CnH2n+1), with n ≥4, influenced the formation of [M–H]+ ions

Les gènes du métabolisme des xénobiotiques (MX) impliqués dans l’activation et l’élimination des cancérogènes environnementaux pourraient moduler le risque de cancer du sein, mais leurs effets dans ce cancer ont été peu étudiés et sont mal connus. Les objectifs de la thèse étaient d’étudier le rôle des gènes MX dans le cancer du sein d’une part, et dans les niveaux biologiques de cancérogènes mammaires suspectés, d’autre part. Les analyses ont porté sur les données d’une étude cas-témoins en population sur les cancers du sein (étude CECILE). L’association avec le cancer du sein a été étudiée (1) avec les variants du gène NAT2 qui déterminent le type d’acétyleur lent ou rapide de chaque individu ; (2) les polymorphismes des gènes MX étudiés conjointement au niveau de chacun des gènes et au niveau de l’ensemble du pathway à l’aide d’une méthode exploratoire de type « gene-set ». Dans chacune de ces approches, les interactions avec la consommation de tabac ont été étudiées. Dans une dernière partie, nous avons cherché à identifier les polymorphismes des gènes MX prédictifs des concentrations sanguines de polluants organochlorés persistants (p,p’-DDE et PCB153) chez les témoins de l’étude CECILE. Le risque de cancer du sein était augmenté chez les femmes ayant un profil génétique NAT2 d’acétyleuses rapides par rapport aux femmes ayant un profil d’acétyleuses lentes. Parmi les acétyleuses lentes, les femmes fumeuses avaient un risque de cancer du sein augmenté par rapport aux non fumeuses indiquant l’existence d’une interaction tabac-NAT2. L’approche « gene-set » montrait que les polymorphismes au niveau de plusieurs gènes MX et au niveau de l’ensemble du pathway étaient associés collectivement au cancer du sein. L’association entre le cancer du sein et l’ensemble des polymorphismes du pathway XM était observée chez les fumeuses, indiquant le rôle de la consommation de tabac dans cette association. Enfin, nous avons montré l’effet du gène CYP2B6 en tant que déterminant des niveaux sanguins de p,p’-DDE et PCB153. Nos résultats mettent en évidence un rôle des gènes XM dans le cancer du sein qui peut être expliqué par leur fonction dans le métabolisme et l’élimination des cancérogènes environnementaux
The xenobiotic metabolism (XM) genes involved in the activation and elimination of environmental carcinogens may modulate breast cancer risk, but their effects in breast cancer have been little studied and are poorly understood. The objectives of the PhD were to study the role of XM genes in breast cancer on the one hand, and in the biological levels of suspected breast carcinogens on the other. The analyses were based on a population-based case-control study on breast cancer (CECILE study). We investigated the association of breast cancer (1) with NAT2 gene variants that determine the type of slow or rapid acetylator in each individual; (2) with polymorphisms of XM genes that were studied jointly at the gene and at the XM pathway level using a gene set method. In each of these approaches, interactions with tobacco consumption were studied. In a final section, we sought to identify polymorphisms of XM genes that predict blood concentrations of persistent organochlorine pollutants (p,p'-DDE and PCB153) among the controls of the CECILE study.The risk of breast cancer was increased in women with a NAT2 genetic profile of rapid acetylators compared to women with a profile of slow acetylators. Among slow acetylators, current smokers had an increased risk of breast cancer compared to non-smokers, indicating an interaction between tobacco smoking and NAT2 genotype. The gene set approach showed that polymorphisms at the level of some XM genes and at the level of the entire pathway were collectively associated with breast cancer. The association between breast cancer and all pathway XM polymorphisms was observed in female smokers, indicating a role for tobacco smoking in this association. Finally, we have shown that CYP2B6 gene was a determinant of blood levels of p,p'-DDE and PCB153. Our results highlight a role of XM genes in breast cancer that is explained by their function in the metabolism and elimination of environmental carcinogens

Dans un contexte où les inquiétudes environnementales dues à la pollution sont grandissantes à l’échelle globale, la surveillance de la pollution environnementale constitue un enjeu majeur de recherche afin de préserver au mieux un environnement sain et durable. En effet, la surveillance responsable et continue de l’environnement accompagnée par le développement d’alternatives de lutte « verte » contre les nuisibles, pourrait certainement ralentir voir inhiber la propagation de polluants néfastes pour l’ensemble de la biosphère. Dans ce contexte, les objectifs principaux de cette thèse visent d’une part à caractériser la qualité de l’air par une approche basée sur le biomonitoring, et d’autre part à développer un biopesticide d’origine algale permettant la protection des agrumes en post-récolte comme un exemple d’alternative à l’usage des traitements chimiques classiques. Pour répondre au premier objectif, des méthodes d’extraction multi résidus ont dû être développées. Ces méthodes ont été soit spécifiques d’une famille de pesticides tel que les dithiocarbamates, soit plus large et plus générale en considérant de nombreux polluants comme des pesticides, des HAPs et des PCBs. Ces dernières ont été basées soit sur l’ASE-SPE-SPME, soit sur le QuEChERS-SPME, et ont formé le socle des études de biosurveillance environnementale entreprises. Ces études de surveillance ont permis l’évaluation des modifications spatio-temporelles de la qualité de l’air grâce à des espèces naturelles ayant un rôle de capteurs biologique de la pollution environnementale et permettant par la suite l’estimation de la pollution dans des zones bien définies. Pour répondre au second objectif, des extraits aqueux d’algues vertes, Ulva linza et Ulva lactuca, ont été préparés et testés comme antifongiques in vivo et in vitro afin d’étudier leur aptitude à inhiber le développement de Penicillium digitatum sur des agrumes en post récolte. Un potentiel de protection des agrumes en poste-récolte contre ce champignon a été mis en évidence, donnant effectivement l’espoir à la fiabilité de cette approche comme alternative biologique pour le remplacement des pesticides chimiques potentiellement toxiques
In a context where environmental concerns due to pollution are growing on a global scale, monitoring of environmental pollution is a major research challenge in order to preserve as much as possible a healthy and sustainable environment. Indeed, the responsible and continuous monitoring of the environment escorted by the development of "green" pest control alternatives could certainly decelerate or even inhibit the spread of harmful pollutants into the entire biosphere. In this context, the main objectives of this thesis are intended firstly to characterize air quality by a biomonitoring-based approach and, secondly, to develop a biopesticide of algal origin, that allows the protection of post-harvested citrus fruit, as an alternative to the use of conventional chemical treatments. In order to answer the first objective, multi-residues extraction methods were developed. These methods were either specific to a family of pesticides such as dithiocarbamates or wider and more general regarding numerous pollutants such as pesticides, PAHs and PCBs. The latter were based either on the ASE-SPE-SPME, or on the QuEChERS-SPME, and formed the base of environmental biomonitoring studies undertaken. These monitoring studies allowed the assessment of spatial and temporal changes in air quality through natural species acting as biological sensors of environmental pollution and subsequently allowing the estimation of pollution in well-defined areas. To answer the second objective aqueous extracts of green algae, Ulva linza and Ulva lactuca, were prepared and tested as in vivo and in vitro antifungal agents, in order to study their ability to inhibit the development of Penicillium digitatum on post-harvested citrus fruits. A potential of post-harvested citrus fruits’ protection against this fungus was proved, giving hope to the reliability of this approach as a biological alternative for the replacement of potentially toxic chemical pesticides

La décomposition de résidus agricole dans les sols entraine une augmentation des émissions d’oxyde nitreux et d'ammoniac. C'est la position de l’incorporation des résidus qui affecte ces émissions gazeuses. Nous avons réalisé des expériences en laboratoire avec trois sols différents - des sols sableux à petites particules, des sols argileux calcaires et des sols argileux légèrement calcaires – auxquels nous avons incorporé des résidus de trèfle rouge et de blé. Les résidus ont été incorporés dans trois positions dans des microcosmes de sol - à la surface, mélangés à la couche supérieure et intercalés entre deux couches de sol, afin de simuler des scénarios réels. Nous avons constaté que les résidus placés en surface sur le sol présentaient les flux d'ammoniac les plus élevés. Les résidus placés en couches et mélangés présentaient des flux d'oxyde nitreux plus élevés. Les flux des résidus de trèfle rouge étaient plus élevés que ceux du blé en raison de la forte teneur en azote des premiers. Nous avons utilisé ces données de flux obtenues pour tester un modèle d’émission d'oxyde nitreux et d'ammoniac construit en couplant les modèles CANTIS, NOE et de volatilisation de l’ammoniac. Nous avons constaté que les simulations du modèle étaient sous-estimées bien qu'elles correspondent bien qualitativement aux observations expérimentales
Crop residues are organic inputs to soil that enhance soil carbon stocks. Although, their decomposition in soils have been showed to cause higher nitrous oxide and ammonia emissions. On analysing related literature, we found that the position of residue incorporation affects these gaseous emissions. We carried out laboratory experiments with three different soil - small particled sandy, calcareous clayey and slightly calcareous clayey soils, with red clover and wheat residues incorporated in them. The residues were incorporated in three positions in soil microcosms - on the surface, mixed in the top layer and layered between two soil layers, to simulate real world scenarios. We found that surface placed residues on soil had the highest ammonia fluxes. While layered and mixed residues had higher nitrous oxide fluxes. The fluxes from red clover residue were higher than wheat owing to high nitrogen in the former. We used this flux data obtained to test a constructed nitrous oxide and and ammonia emission model by coupling CANTIS, NOE and ammonia volatilisation models. We found that the model simulations were underestimated although they were corresponding well qualitatively with the experimental observations

L’aviation émet de grandes quantités de gaz et de particules dans l’atmosphère contribuant, d’une part, à la détérioration de la qualité de l’air à une échelle locale et d’autre part, au forçage radiatif atmosphérique et donc au changement climatique. Une voie envisagée pour limiter l’impact de l’aviation est l’utilisation de carburants alternatifs. Les biocarburants sélectionnés dans cette optique tendent à avoir des teneurs en soufre et en composés aromatiques réduites, ce qui induit une diminution de la quantité d’acide sulfurique formé dans les panaches d’avions ainsi que des suies émises. La modification de la nature et de la composition des carburants utilisés peut entraîner des conséquences inattendues. Il s’avère alors essentiel d’étudier et de déterminer l’évolution des aérosols dans les panaches d’avions. Pour cela, un modèle microphysique précédemment testé lors de la combustion de kérosène classique a été utilisé et amélioré. Après avoir déterminé les émissions « types » des carburants alternatifs, des simulations ont été menées afin de prédire l’évolution et le comportement des aérosols. Plusieurs processus ont nécessité des révisions tels que la congélation homogène ou encore le comportement des composés organiques
Aircraft emit important amounts of particulate and gaseous matter in the atmosphere contributing on the one hand to local air pollution and on the other hand to the atmospheric radiative forcing and to climate change. Introducing alternative fuels in aviation can be considered as a viable option to reducing the impact of aviation, being economically and environmentally sustainable. These selected biofuels tend to have lower aromatic and sulphur contents inducing a simultaneous reduction in sulphuric acid and soot emissions. However modifying the nature and composition of the fuel used can entail unexpected consequences. It is therefore essential to study and determine the evolution of aerosols in the aircraft plume. To manage this task, a microphysical trajectory box, previously tested with standard kerosene, has been developed. After an assessment concerning the typical emissions from the combustion of biofuels in aviation, simulations have been undertaken in order to predict aerosol evolution. Several microphysical processes have been revised such as droplet homogeneous freezing or the behaviour of organic compounds

Des acides humiques de synthèse de différentes tailles moléculaires, obtenus par oxydation de catéchol et de glycine ou de triglycine, ont été caractérisés et comparés à des extraits naturels d'acides humiques associés aux matières en suspension aquatique (rivière Moselle). Le suivi cinétique de leur synthèse, par spectrofluorimétrie et spectroscopie infra-rouge, a permis d'appréhender le rôle des différents groupements fonctionnels dans l'organisation structurale finale des macromolécules. La nature des groupements azotés joue un rôle non négligeable dans leur comportement en fluorescence et à l'échelle de l'interface eau/air. Différents représentants de polluants anthropiques ont été choisis afin de déterminer leur capacité d'interaction avec la matière organique. Les herbicides atrazine et sulcotrione, ainsi que les tensio-actifs de type Nonyl-Phénols Ethoxylés (NPE) ne présentent pas d'interaction quantifiables par fluorescence avec les molécules organiques. En présence du polluant ± pyrèneα (Hydroxy Aromatique Polycyclique, HAP), les macromolécules semblent interagir de façon essentiellement photophysique avec la matière organique, notamment grâce à ses caractéristiques moléculaire hydrophobe en solution. Les molécules de tensio-actifs Sulfate Dodécyl de Sodium (SDS) et Bromure de Cétyl Triméthyl Ammonium (CTAB) présentent des interactions avec la matière organique pouvant être suivies en fluorescence et par des mesures de tension de surface à l'interface air/solution. Le mécanisme de coagulation des molécules organiques synthétiques par le nitrate ferrique a été comparé avec celui de la matière organique naturelle par des techniques de microscopie électronique à transmission (MET). Un mécanisme similaire d'élimination a été établi de façon systématique par la spectroscopie de perte d'énergie au seuils K du carbone et L du fer respectivement (CEELS et FeEELS). Les fonctions carboxyliques sont directement concernées dans le mécanisme. L'élimination successive de différents types de matière organiques est suspectée dans les échantillons naturels. Le degré d'oxydation du fer reste globalement inchangé lors de l'élimination de la matière organique, cependant, différents sites d'interaction avec la matière organique sont décelables par comparaison des résultats obtenus par spectroscopie de perte d'énergie avec ceux de spectroscopie Mossbauer. Enfin, l'optimum de coagulation ne correspond pas toujours à l'élimination maximale du pyrène. Suivant le type de matière organique concernée, le polluant peut être relargué en solution. Des reconformations des macromolécules organiques pourraient être à la source du mécanisme
Several molecular weights humic-like compounds were synthesised by oxidation and polymerisation of catechol and glycine or triglycine, and compared to natural suspended matters extracts (Moselle River). The reaction kinetics were monitored by infra-red and fluorescence. This showed the role of the incorporated nitrogen in the overall fluorescence spectra. Furthermore, it bas been correlated to their air/water interface behaviour. The binding capacity of several priority pollutants with these organic molecules was quantified using fluorescence derived methods. Atrazine and sulcotrione (herbicides), as well as a non-ionic nonyl phenol (surfactant) present no significant fluorescence quenching with humic substances. An entrapment of pyrene (Hydroxy Aromatic Polycyclic, HAP) was shown using fluorescence and interfacial tension measurements. Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) and Cet yI Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) interact with these molecules as well. This was shown at the molecular level, using fluorescence quenching of the humic like material. Also, this interaction was pointed out using air/water interfacial tension measurements. The coagulation mechanism between ferric nitrate and natural as well as synthetic organic molecules bas been developed thanks to this technique. Iron status remains unchanged as far as its oxidation status is concerned. However, different organic matter complexation sites could be discriminate by iron loss- spectroscopy (EELS) coupled with Mossbauer technique. Finally, optimum conditions for pyrene removal seem to be independant of the optimum coagulation dose. Conformational changes of organic structures could be involved in the mechanism

Ce travail de thèse présente la mise au point de biocapteurs enzymatiques pour une détection sensible et sélective de deux insecticides organophosphorés (OPs) considérés par la Communauté Européenne comme des polluants prioritaires pour les eaux de surface : le chlorpyriphos (CPO) et le chlorfenvinphos (CFV) (directive EC 2455/2001/E). La très haute sensibilité des capteurs a été obtenue en combinant l’utilisation d’une acétylcholinestérase (AChE) modifiée génétiquement (MG) avec une méthode d’immobilisation orientée par affinité His-Ni sur des billes magnétiques. La sélectivité du système a été obtenue en utilisant la phosphotriestérase (PTE), une enzyme isolée à partir de Pseudomonas diminuta, qui est capable d’hydrolyser certains OPs. Un capteur bienzymatique associant l’AChE à la PTE a permis une détection sélective du CPO et du CFV en solutions simples. L’analyse de mélanges des deux OPs a été rendue possible par l’utilisation d’un réseau neuronal intégrant trois capteurs dont deux mono-enzymatiques (AChE sauvage ou MG) et un bi-enzymatique (AChE-MG + PTE). Ce système a permis une détection spécifique des deux OPs pour une large zone de concentrations. Une étude complémentaire a montré que l’immobilisation de la PTE sur une colonne intégrée dans un système en flux peut constituer un outil efficace pour la détoxification d’eaux de surface contaminées par les deux OPs étudiés. Enfin, la dernière partie de la thèse a été consacrée à l’étude d’un nouveau médiateur permettant l’oxydation de la thiocholine à 100 mV vs Ag/AgCl : le PEDOT:PSS
This work presents the development of enzymatic sensors for the sensitive and selective determination of two organophosphate (OPs) insecticides pointed out by European Community as priority pollutants of surface waters: chlorpyriphos (CPO) and chlorfenvinphos (CFV) (directive EC 2455/2001/E). The very high sensitivity of the sensors has been achieved by combining the use of a genetically-modified (GM) acetylcholinesterase (AChE) with an oriented immobilisation method based on His-Ni affinity on magnetic beads. The selectivity of the system has been obtained by using phosphotriestérase (PTE), an enzyme isolated from Pseudomonas diminuta, which has the capability of hydrolysing certain OPs. A bi-enzymatic sensor associating AChE and PTE has allowed the selective detection of CPO and CFV in simple solutions. The analysis of OPs mixtures has been then performed by using an artificial neural network incorporating three sensors, two mono-enzymatic (wild AChE or GM-AChE) and one bi-enzymatic (GM-AChE + PTE). This system has allowed the specific detection of the two OPs in a wide range of concentrations. A complementary study has shown that immobilizing PTE into a column integrated in a flow system allows the detoxification of surface waters contaminated by the two studied OPs. Finally, the last part of this work has been devoted to the study of a new potential mediator for thiocholine oxidation : PEDOT-PSS

Les poules pondeuses sont susceptibles d’être exposées à des polluants organiques persistants (POP) potentiellement présents dans leur environnement. Dans un contexte de sécurisation des systèmes d’élevage avicole vis-à-vis des POP, nous avons étudié les facteurs influençant le transfert des POP ingérés vers l’œuf. Ces facteurs sont liés à la nature de la matrice ingérée (sol ou aliment), aux caractéristiques de l’animal (taux de ponte, état d’engraissement) et aux caractéristiques de la molécule (lipophilicité, susceptibilité à la métabolisation). Pour cette étude, différentes approches scientifiques ont été mobilisées : l’expérimentation in vivo et la modélisation mathématique. Les expérimentations in vivo ont permis d’étudier la biodisponibilité relative des PCB d’un sol naturellement contaminé, et de renseigner les paramètres de la cinétique de transfert vers l’œuf de molécules non encore étudiées chez la poule pondeuse telles que des molécules émergentes (exemple d’un retardateur de flammes bromé, HBCD) ou les HAP. Nos résultats montrent en particulier l’importance de l’impact du degré de métabolisation de la molécule sur l’allure de la cinétique et le niveau du transfert. L’élaboration d’un modèle mathématique dynamique a permis d’explorer l’influence des caractéristiques de l’animal sur le transfert de POP vers l’œuf. Le niveau de ponte influence directement, et de façon proportionnelle, le niveau de contamination des tissus de la poule à l’état d’équilibre. Le niveau d’engraissement a un rôle de dilution en cas de période de non ponte et influence de façon marquée la vitesse de décontamination des tissus lors d’une période d’épuration suivant une exposition
Laying hens are likely to be exposed to a wide range of persistent organic pollutants (POPs) potentially present in their environment. In the context of securing poultry farming systems regarding POPs, our research has focused on identifying and grading factors likely to influence the transfer of ingested POPs to eggs. These factors are related to the nature of the ingested matrix (soil or feed), to the characteristics of the animal (laying rate, fatness) and to the properties of the molecule (lipophilicity, sensitivity to metabolism). Different scientific approaches have been implemented: in vivo experimentation and mathematical modeling. In the frame of in vivo experiments we have assessed the relative bioavailability of PCBs from one naturally contaminated soil. In addition, we have calculated parameters of the kinetics of transfer to eggs of molecules that had never been studied in laying hens, such as emerging molecules (for example a brominated flame retardant, HBCD), or PAHs. Our results point out the dominant impact of the molecule metabolism on the shape of its kinetics and on its rate of transfer to eggs.The developed dynamic mathematical model makes it possible to pilot variations with time of the size of the lipid compartments in the animal and of the frequency of laying. It was used to assess the influence of these animal characteristics on the transfer of POPs to eggs. Laying rate proportionally influences the contamination level of eggs and of animal tissues at steady state. Body fat dilutes absorbed POPs in absence of laying and significantly influences the rate of decontamination of tissues during depuration subsequent to an exposure period

Les moisissures sont des biocontaminants courants des environnements intérieurs causant la biodégradation des matériaux qu'ils colonisent et favorisant l'apparition de diverses pathologies, notamment respiratoires telles que des allergies, des infections ou des toxi-infections.En raison de ces impacts, la maîtrise de la contamination fongique constitue une préoccupation majeure pour des secteurs aussi divers que les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, les hôpitaux ou encore les établissements patrimoniaux. Actuellement, les techniques utilisées pour surveiller ces environnements sensibles reposent sur la mesure de particules biologiques en suspension dans l'air émises après sporulation des moisissures. Afin de prévenir les effets de la prolifération de moisissures, le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) a développé un indice de contamination fongique basé sur la détection de Composés Organiques Volatils (COV) spécifiques émis dès le début de cette croissance microbienne avant même l'émission dans l'air de particules délétères (Moularat, Robine et al. 2008; Moularat, Robine et al. 2008). Cet outil, breveté en 2007 (Moularat 2007), a été employé lors de différentes campagnes de mesures dans l'habitat, les bureaux, les écoles, les crèches, les musées…(Moularat, Derbez et al. 2008; Joblin, Moularat et al. 2010; Moularat, Hulin et al. 2011; Hulin, Moularat et al. 2012). Depuis le CSTB a élaboré un prototype de balise de surveillance intégrant cet indice et constitué de capteurs gaz à base de Polymères Conducteurs Electroniques (PCE), en collaboration avec l'ESIEE Paris (l'Ecole d'Ingénieurs de la Chambre de Commerce et d'Industrie de Paris) (pour la balise) et le Laboratoire de Physico-chimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) (pour les PCE). Ainsi des capteurs à base de polypyrrole (PPy) et de Poly-(3,4-éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate) (PEDOT-PSS) ont permis de différencier un environnement contaminé d'un environnement sain. Si ces couches sensibles se sont montrées efficaces pour la détection par l'identification d'une empreinte globale de COV d'origine fongique, elles ne s'avèrent pas encore suffisamment sélectives pour réaliser l'identification de chaque COV, indispensable pour le calcul de l'indice.Dans le cadre de la surveillance de la qualité microbiologique de l'air des environnements intérieurs, cette thèse a pour ambition de prolonger ces travaux en étudiant les mécanismes d'interaction entre COV et PCE en vue de l'application au développement de micro-capteurs chimiques adaptés à la mesure in situ. Cette recherche implique à la fois l'optimisation de la sensibilité et de la sélectivité de ces polymères et le développement d'une matrice de capteurs.Le premier aspect de cette étude a consisté à synthétiser de nouveaux PCE, plus spécifiques sur la base de ceux identifiés comme pertinents lors de la thèse de Joblin en 2011. Ainsi, des polymères, à base de pyrrole fonctionnalisés en position 1 et 3, ont été synthétisés par voie électrochimique. Le PEDOT-PSS, polymère commercial (sous forme de suspension dans l'eau), a, quant-à-lui, été conditionné par différents traitements thermiques.Le second aspect a porté sur l'étude de l'influence de l'exposition des COV à ces PCE sur leurs propriétés physico-chimiques. Ainsi, des caractérisations morphologiques, électrochimiques, optiques ainsi que la variation des propriétés de surface ont permis de mettre en évidence des interactions faibles, en général de type van der Waals ou par liaison hydrogène, entre COV et PCE.Enfin, le dernier aspect a porté sur l'étude expérimentale de la réponse des capteurs en contact avec différents COV issus ou non du métabolisme fongique. Cette dernière étape a permis de vérifier les hypothèses de mécanismes d'interaction. Par ailleurs, la spécificité de la matrice de capteurs vis-à-vis des composés fongiques a été démontrée. Cette matrice de capteurs a également permis d'obtenir des signatures spéci
Conducting polymers can be used as active materials of sensing devices that find application in different areas, such as quality control of products in industries such as food and beverage, cosmetics and solvents, in the monitoring of air quality for environmental and safety purposes, and as an auxiliary tool in the diagnosis of diseases. In spite of this, as a general rule, the details of the prevailing interactions of the volatile compounds and the polymer are not well understood. For this reason, we have focused the work of this thesis on the characterization of the interactions between vapors of volatile organic compounds and thin films of conducting polymers. These films, that were the active components of the sensors, were prepared atop of different geometry of interdigitated electrodes via electropolymerization, where several preparation parameters (such as doping agents nature and concentrations, monomer nature, thermal annealing) were observed to assure an homogeneous growth of the polymeric film. Several characterizations such as electrochemical studies, AFM observations and UV-VIS-NIR spectra studies were used to obtain detailed information about the interaction mechanisms between VOC and conducting polymers. We have also measured the contact angle of water, formamide and diiodomethane deposited on the surface of the polymeric films to evaluate surface free energy (and its acid-base and dispersive components). The selectivity and sensitivity of the polymeric sensors when exposed to different volatile organic compounds (VOCs) have shown to be dependent not only of the properties of the analyzed VOC but also on the nature of the counter-ion used to dope the polypyrrole film. As a final conclusion, we can say that as a result of this work it becomes possible to optimize the design of an arrangement of sensors such that both a better sensitivity and a better selectivity sensitivity to a given chemical environment can be achieved

Cette étude vise à déterminer les conséquences de la fertirrigation sur un sol sableux à l’île de Porquerolles (France), sur d’une part, une parcelle de pêchers irriguée par les eaux de lagunes depuis 15 ans, et d’autre part, sur une parcelle non irriguée prise comme référence. Le suivi des propriétés physico-chimiques des sols a été effectué en fonction du temps (approximativement tous les trois mois pendant deux ans) et de la profondeur (entre 0-20 cm, 20-40 cm et 40-60 cm). Dans le but d’étudier le rôle de la matière organique naturelle dans le transfert des polluants métalliques, notamment le cuivre, le chrome, le plomb et le cadmium, des extractions séquentielles ont été faites pour les métaux et pour la matière organique du sol. Les expériences de batch (mode statique) et de colonne (mode dynamique) nous ont permis d’étudier les interactions entre les métaux et le sol. L’existence d’une compétition a été mise en évidence en mode statique et en mode dynamique entre le cuivre et le chrome. La validation de nos résultats expérimentaux obtenus par les expériences de batch et de colonnes, a été effectuée avec les codes géochimiques PHREEQC et STAINMOD. Enfin, cette étude sur le transfert des métaux dans le sol faite au laboratoire a été complétée par une étude in situ. Les deux parcelles d’étude ont été équipées par des tensiomètres, des humidimètres et des lysimètres. Toutes les données obtenues ont permis de suivre le profil des métaux, du carbone organique dissous et des majeurs dans la solution du sol et de calculer le bilan hydrique du sol
The aim of this study is to investigate the consequences of the fertirrigation on a sandy soil in Porquerolles Island (France) on a peach trees field irrigated by wastewater for 15 years and another one which was never irrigated and was used as a reference. We followed physical and chemical properties of both soils at three depths (0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm). To study the role of natural organic matter in the heavy metals transfer, notably copper, chromium, lead and cadmium, we made sequential extractions for metal and soil organic matter. Batch and column expermiments used to study heavy metals and soil interactions, showed the existence of a competition between copper and chromium in a static and dynamic point of view. Our experimentals results were validated by the PHREEQC and STAINMOD hydrogeochemical interactive code. Finally, this study on the metal transfer in soil made in laboratory was completed by in situ study. Both field study sites were equipped by tensionmeters, humidimeters and lysimeters All these data permitted to follow the profil of heavy metals, dissolved organic carbon and majors in soil solution and to calculated hydric balance of the soil

"Le travail présente le développement d'un protocole permettant le dosage des dioxines, des PCB " dioxin-like " et des HAP contenus dans un même échantillon issu de prélèvements de fumées d'incinérateurs. Dans un premier temps, des méthodes alternatives de dosages de ces composés ont été développées en utilisant la spectrométrie de masse basse résolution (GC-MS/MS). Une méthode de purification sur cartouches prêtes à l'emploi a également été développée. Elle offre des résultats comparables à ceux obtenus à l'aide de la méthode traditionnelle sur colonnes ouvertes. Le protocole a été utilisé pour l'analyse des polluants émis par les usines d'incinération. L'influence de la typologie des usines sur les émissions a été testée. Une étude de suivi environnemental a également été menée. "

La protection de l’environnement et de la santé humaine représente une préoccupation éthique et scientifique primordiale. Les dioxines/furanes, produits, entre autres, par les processus d’incinération de déchets, font partie des polluants les plus dangereux de par leur stabilité et leur faculté à être bio-accumulés. Les polychlorobenzènes sont souvent référencés comme molécules modèles de ces composés et seront utilisés en tant que tels dans ces travaux de thèse. Grâce à leurs structures microporeuses organisées qui leur confèrent de remarquables capacités d’adsorption, les zéolithes et les Metal-Organic Frameworks (MOFs) représentent des matériaux de choix pour piéger ces polluants organiques. Leur mise en forme sous forme de billes par exemple offre l’avantage de s’affranchir de problèmes tels que le colmatage ou les pertes de charges trop importantes pouvant apparaître pour une application à l’échelle industrielle. C’est pourquoi, cette thèse vise à élaborer et caractériser des adsorbants zéolithiques et de type MOF, de les mettre en forme et d’étudier leurs propriétés d’adsorption vis-à-vis de polychlorobenzènes/dioxines/furanes. L’ensemble des zéolithes et MOFs ont été sélectionnés et préparés de sorte à optimiser leurs caractéristiques structurales, texturales et morphologiques pour les applications ciblées. Une étude sur la mise en forme de la zéolithe de type FAU a conduit à l’élaboration de billes présentant de bonnes propriétés mécanique et d’adsorption. Les différentes mesures d’adsorption de polychlorobenzènes/dioxines/furanes en phases gaz et liquide ont permis de mettre en évidence les meilleurs matériaux pour l’adsorption sélective de ces polluants à l’émission d’usines d’incinération de déchets
Environmental and human health protection is a scientific and ethical concern. Dioxin/furan compounds, produced from waste incineration process among other, are ones of the most dangerous pollutants due to their stability and ability to bio-accumulate. Polychlorobenzenes are often referred as model molecules of these compounds and will be used as it in this PhD work. Thanks to their microporous organized structures which confer to them remarkable adsorption capacities, zeolites and Metal-Organic Frameworks (MOFs) are interesting materials to trap these organic pollutants. Their shaping as beads for example offer the advantage to overcome problems such as clogging or excessive pressure losses that can appear for an industrial application. Therefore, the aim of this PhD is to prepare and characterize zeolite and MOF, to shape them and to study their adsorption properties for polychlorobenzenes/dioxins/furans. All zeolites and MOFs have been selected and prepared in order to optimize their structural, textural and morphological characteristics for the intended application. A study on the shaping of the FAU-type zeolite has allowed the development of beads with good mechanical and adsorption properties. The different polychlorobenzenes/dioxins/furans adsorption tests into gas and liquid phases allowed identifying the best solids for the selective adsorption of these pollutants in waste incineration plant emissions

La Zone Côtière Libanaise (ZCL), s'étend sur plus de 220 km le long de la mer Méditerranée orientale, est un cas typique de la plupart des zones côtières des pays en voie de développement où la combinaison d’un large éventail d'activités humaines contribue à la pollution de l'eau et à la dégradation de l'environnement. Cette pollution est due aux rejets industriels et domestiques, directs et indirects, d’un grand nombre de contaminants dans le milieu marin. En raison de son importance écologique, l'évaluation de la qualité des sédiments côtiers constitue un domaine de recherche important afin de statuer sur le niveau de la contamination des eaux. Dans ce travail, nous avons mis l’accent sur certains contaminants prioritaires tels que les Polluants Organiques Persistants (POP) et les métaux lourds qui sont connus pour leurs toxicités, leurs bioaccumulations et les effets cancérigènes et mutagènes. En raison d’un manque d'informations sur ces polluants dans le bassin méditerranée orientale en général et sur la zone côtière libanaise en particulier, nous avons focalisé l'étude sur les sédiments dans les sites côtiers les plus sensibles comme les bassins semi-fermés tels que les ports et les baies qui sont des écosystèmes très vulnérables où une grande quantité de polluants s’accumulent dans les sédiments où la remise en suspension et l'oxydation des sédiments anoxiques se produisent fréquemment.. L’évaluation de la qualité des sédiments portuaires est indispensable pour connaitre le devenir en cas d’aménagement. Une attention particulière a été portée sur le site du port de Tripoli, qui est considéré comme le deuxième port du Liban et en raison de son emplacement à proximité d’une réserve naturelle classée, les îles palmiers. En général, le niveau de pollution de la ZCL varie entre moyen et élevé selon le site. Pour le port de Tripoli, une proposition de plan d'urgence a été préparée pour l’aide à la décision des autorités du Port pour apporter des réponses aux incidents possibles comme les incendies ou le déversement pétrolier accidentel. Ce plan d’urgence peut être considéré comme une première étape de la gestion des zones côtières afin d’assurer un développement durable
Lebanon coastal zone (LCZ) which extends over 220 km along the Eastern Mediterranean Sea is a typical case of most coastal areas of the developing countries in the Mediterranean region, where the combination of a wide range of anthropogenic activities are contributing to water pollution and environmental degradation, by the direct and indirect release of a large number of pollutants into the sea via atmospheric and river inputs. Amongst the numerous environmental concerns we are facing, the marine environment is one of the top priorities that must be addressed. Due to its ecological importance, the evaluation of coastal sediment quality constitutes an important area of research to give a clear picture of water pollution status. Much attention was paid of some priority pollutants such as persistent organic pollutant (POPs) and heavy metals as known to be toxic, persistent and bio-accumulative, carcinogenic and mutagenic. There is an urgent need to survey the levels of these pollutants in sediments due to the great lack of information in the eastern part of the Mediterranean Sea in general and particularly in Lebanese coastal zone which render our study very important and useful regionally and locally by local authority and policy makers during coastal zone management. The semi-enclosed basins such as ports and bays are very vulnerable ecosystem where build-up greatly amount of these pollutants in sediments. This why we focus on our studies of the assessment of ports sediment quality of some possible hotspots where the re-suspension and oxidation of anoxic sediment occur frequently. A special attention was taken to Tripoli harbour which is the second Port of Lebanon due to its location near some reserved island. The pollution levels of LCZ by these pollutants are assigned as moderate to high. An emergency proposal plan was prepared for Tripoli Harbour, this will assists harbour authority to response for all fire and oil spill accidents as a first step for a durable development inside this promising harbor

Le dragage de sédiments marins produit des millions de tonnes de déchets chaque année qu’il faut gérer durablement. Les deux sédiments étudiés, conservés dans des conditions anoxiques sous eau (sédiment brut), et oxiques soumis à l’altération naturelle (sédiment vieilli), présentent une contamination élevée en cuivre, plomb et zinc prépondérante surtout dans les fractions fines. Des phases réactives ont été identifiées telles que sulfures et matière organique, auxquelles le cuivre et le zinc sont en grande partie liés. Un dispositif expérimental innovant couplant un test de consommation d’oxygène à une colonne de lixiviation a été développé ; il a permis de mettre en évidence la réactivité des sulfures encore présent dans le sédiment vieilli malgré les conditions de stockage à l’air ambiant. La composante biologique a été étudiée également, à travers un test qualitatif mesurant l’impact des bactéries sulfo- et ferrooxydantes sur les paramètres pH et Eh des sédiments. Malgré l’importante concentration en carbonates conférant un pouvoir de neutralisation élevé, la communauté des bactéries neutrophiles sulfooxydantes a été capable d’abaisser le pH jusqu’à 4,5 – 5 unités. Cette réactivité a été contrôlée en soumettant les sédiments à un traitement de stabilisation-solidification avec des liants hydrauliques. L’évaluation environnementale par des tests cinétiques en mini-cellules d’altération et des tests de lixiviation en monolithe a démontré la bonne stabilisation des éléments métalliques pour les deux sédiments. Leur valorisation en mortiers cimentés a donc été envisagée. L’étude de la résistance mécanique de la substitution du sable par les sédiments entiers a montré la mauvaise résistance mécanique. En revanche, après application d’un traitement d’enlèvement de la fraction fine contaminée, la résistance s’est montrée satisfaisante pour des applications non-structurantes et constitue ainsi une filière de traitement et de valorisation pertinente dans la gestion de sédiments
Millions of tons of sediments are dredged every year leading to a need for a sustainable management. Both studied sediments, stored in anoxic conditions under a layer of water (raw sediment), and in oxic conditions submitted to natural weathering (weathered sediment), showed high contamination of copper, lead and zinc, concentrated mainly in the finer fraction. Reactive phases such as sulfides and organic matter were observed, with which copper and zinc are partially linked. An innovative experimental set-up coupling an oxygen-consumption test with a column leaching test has been developed; this set-up highlighted the sulfides reactivity which is still occurring in the weathered sediment, despite years of natural aging. The biological component of this reactivity has been also studied, through a qualitative assessment of the impact of iron- and sulfur-oxidizing bacteria on pH and Eh of sediments. Although high amount of carbonates responsible for important neutralization potential were detected, bacterial community of neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria has been able to lower the pH until 4.5 – 5 units. This reactivity is controlled by submitting both sediments to a stabilization/solidification treatment with hydraulic binders. Environmental assessment with kinetic test in weathering cells and monolithic leaching test demonstrated that trace metals appear well stabilized for both sediments. Thus, their valorization in cemented mortars has been assessed. When total sediments were fully substituted to sand, they showed poor mechanical strength. However, when a sieving treatment for removing of the fine contaminated fraction was applied, the sediments mortars revealed good mechanical strength for use in non-structural applications. This research confirmed thus that the reuse of the coarser fraction of a marine sediment, raw or weathered, offered an efficient and interesting way of treatment and valorization

Le travail s’inscrit dans un cadre interdisciplinaire, à l’interface de la chimie sol-gel, la biologie et la physique des matériaux. Nous nous sommes intéressés en premier lieu à l’étude d’une matrice de silice obtenue par le procédé sol-gel à partir d’un mélange de silice colloïdale et de silicates de sodium. Le but était de comprendre les interactions entre les précurseurs et d’étudier l'effet des différents paramètres de synthèse sur la structure de la matrice afin de trouver les meilleures propriétés optiques et mécaniques. Ces matrices ont été largement caractérisées au moyen de différentes techniques (absorption UV-Visible, infrarouge, ATG, BET, RMN, MET et MEB). Cette étude nous permet pour la première fois de partir des propriétés finales désirées et de préciser la combinaison nécessaire pour les obtenir en termes de concentrations des précurseurs et de pH. Ensuite, nous avons pu étudier l’effet des propriétés de la matrice sur la survie des cellules photosynthétiques encapsulées et on a pu obtenir des matériaux phyco-compatibles avec une large gamme de propriétés optiques et mécaniques. Après avoir fixé les conditions de synthèse convenables pour la survie des micro-organismes, on a pu passer à l’étude de la fonctionnalité des matériaux en présence des contaminants toxiques (qui sont les métaux lourds Cd (II) et Pb (II) et un hydrocarbure aromatique polycyclique l’anthracène) et on a réussi à obtenir un biocapteur fonctionnel. De façon intéressante, une certaine spécificité de la détection a pu être obtenue en fonction du couple microalgue/matrice choisi
The work is an interdisciplinary framework, at the interface of the sol-gel chemistry, biology and physics of materials. First, we are interested to the study of a silica matrix obtained by sol-gel process from a mixture of colloidal silica and sodium silicate. The goal was to understand the interactions between the precursors and to study the effect of different synthesis parameters on the structure of the matrix in order to find the best optical and mechanical properties. These matrices have been extensively characterized using various techniques (UV-Visible absorption, IR, TGA, BET, NMR, TEM and SEM). This study allows us for the first time to choose final properties and to specify the initial combination to get them in terms of concentrations of precursors and pH. Next, we studied the effect of the matrix properties on the survival of photosynthetic encapsulated cells and we got phyco-compatible materials with a wide range of optical and mechanical properties. After precising the best synthesis conditions for the survival of microorganisms, one could proceed to study the functionality in the presence of toxic contaminants (heavy metals Cd (II) and Pb (II) and a polycyclic aromatic hydrocarbon: anthracene) and we managed to get a functional biosensor. Interestingly, some specificity of detection could be obtained according to the combination of microalga / selected matrix

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cas d'un projet européen nommé " microfluiD ". Ce projet vise principalement la détection des polluants organiques par voie microfluidique (les micotoxines dans les aliments de bétail, les bactéries et les métaux lourds). Devant les dangers écologiques des ions Pb2+, Hg2+ et Cd2+ dans l'environnement, il est important de multiplier le nombre d'analyses dans les eaux du robinet. L'utilisation de la fluorescence et des microlasers organiques présente de nombreux avantages. Outre leur faible coût, leur sensibilité ainsi que leur sélectivité, il est possible de concevoir à partir de ces techniques des dispositifs transportables sur le terrain. Deux approches sont principalement développées : Une première est basée sur la fluorescence ; elle a consisté à synthétiser des ligands fluorescents de type DPPS-PEG et CalixDANS-3-OH pour la détection du mercure et du plomb. Les études de la complexation des ions Hg2+, Pb2+ ont d'abord été effectuées en solution. La complexation de Cd2+ en circuit microfluidique à partir du composé commercial Rhod-5N a aussi été étudiée. Des résultats très prometteurs ont été obtenus pour la détection de Hg2+ par DPPS-PEG. Nous avons aussi étudié la possibilité de détecter Pb2+ à partir du CalixDANS-3-OH greffé sur les parois du circuit microfluidique. Malgré une dégradation de la sonde, nous avons réussi à détecter une faible concentration de plomb. Une très bonne sélectivité vis-à-vis des cations interférents testés a été obtenue. La seconde approche est basée sur la détection par microlasers. Nous avons synthétisé deux copolymères blocs pour la détection du plomb et du mercure. Des problèmes de solubilité nous empêchant de fabriquer des microcavités organiques à partir de ces polymères, une deuxième stratégie consistant à greffer les ligands spécifiques de Pb2+ et de Hg2+ sur les microcavités laser PMMA a été développée. Cette dernière nous a permis d'apporter une preuve de principe pour de la détection du mercure en fonctionnalisant le mercaptopropyltriéthoxysilane à la surface du PMMA. Ce travail nous a aussi amené à synthétiser des colorants laser à base de Bodipy pour la fabrication des microcavités lasers par polymérisation à deux photons (2PP).

Les polychlorobiphényles (PCB) et les polybromodiphényléthers (PBDE) sont deux familles de composés hydrophobes partageant certaines propriétés physico-chimiques. Des travaux antérieurs ont montré que ces composés pouvaient affecter les traits d’histoire de vie des poissons. Il s’avère cependant que les études approchant des situations environnementales sont rares. Cette thèse se divise en trois parties. La première partie s’est attachée à évaluer les effets d’une exposition à un mélange réaliste de PCB et de PBDE sur les traits d’histoire de vie du poisson-zèbre. Les résultats ont montré une taille asymptotique plus élevée, une probabilité de ponte retardée chez les individus exposés et une faible survie des larves F1 en situation de jeûne issues des pontes précoces des individus exposés. La seconde partie a cherché à identifier, sur la base d’un modèle bioénergétique (DEB), les modes d’action physiologique (PMoA) de PCB et PBDE. Deux PMoAs probables ont été révélés: le premier est lié à l’augmentation de la fraction d’énergie allouée à la maintenance et la croissance somatique et le deuxième est lié à l’augmentation des coûts de production d’un œuf. La troisième partie de la thèse s’est intéressée à évaluer les conséquences de la contamination sur la dynamique de population de poissons. Les résultats ont montré une réduction de l’abondance numérique, une augmentation de la biomasse et un grand risque de surexploitation chez la population exposée, Les résultats de cette thèse pourraient constituer un outil d’aide à une gestion durable des stocks halieutiques qui prennent en compte les effets de multiples contaminations qui se surajoutent à la pression de pêche
Polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are two families of hydrophobic compounds sharing some similar environmental properties. Previous studies have demonstrated that these compounds could affect fish life-history traits. However, few studies have focused on environmental situations. This thesis is divided into three parts. The first part aimed to evaluate the effects of a realistic mixture of PCBs and PBDEs on the life-history traits of zebrafish. The results showed a slower growth, but to a larger asymptotic length, and delayed spawning probability in exposed fish. In addition, offspring issued from early spawning events of exposed fish exhibited a lower larval survival under starvation condition. The second part aimed to identify, on the basis of a bioenergetic model (DEB), the physiological modes of action (PMoA) of PCBs and PBDEs. Two potential PMoAs have been revealed: the first one was through an increase of the fraction of energy allocated to somatic maintenance and growth and the second one was through an increase of the cost of production of an egg. The third part focused on the population dynamical consequences of the individual life-history effects of PCBs and PBDEs. The results showed a lower abundance, a higher biomass and a higher risk of overexploitation in exposed population compared to control population. The results of this thesis could be a helpful tool for sustainable management of fish stocks that take into account the effects of multiple contaminations that are added to the fishing pressure

Cette thèse porte sur la chimie multiphasique et la mesure des concentrations des aldéhydes et des composés aromatiques dans l’air. Ces composés ont été étudiés en raison de leur abondance dans l’atmosphère, du rôle important qu’ils jouent dans la chimie de la troposphère (précurseurs efficaces d’ozone), mais aussi du fait de leurs impacts potentiels sur la santé humaine. La première partie a été consacrée aux mesures des concentrations d’aldéhydes et de BTEX dans l’air dans différents environnements (air extérieur, bibliothèques et domiciles) de la ville de Strasbourg. Les résultats des deux premières campagnes de mesure des aldéhydes et des BTEX à l’intérieur des bibliothèques ont permis d’une part de confirmer que les panneaux de particules constituent une source importante de formaldéhyde dans l’air intérieur. D’autre part, ces travaux ont mis en évidence le risque potentiel de « contamination » de lieux de travail situés à proximité de laboratoires où sont utilisés des produits chimiques. Par ailleurs, la nouvelle technique spectroscopique pour la mesure du formaldéhyde a été validée en la comparant à notre technique conventionnelle de dérivatisation par la DNPH lors d’une campagne menée conjointement avec le PC2A (Lille). Des mesures simultanées effectuées à l’intérieur des domiciles, sur les occupants et dans l’air extérieur, ont montré quant à elles le rôle primordial joué par l’air intérieur des domiciles sur l’exposition personnelle des individus. La seconde partie s’est focalisée sur la chimie multiphasique de deux aldéhydes et de deux composés phénoliques dans la basse troposphère. Leurs constantes de Henry ont été mesurées expérimentalement à l’aide d’un dispositif basé sur un équilibre dynamique. Les résultats obtenus constituent des premières déterminations expérimentales des constantes de henry des composés phénoliques (2,5 et 2,6 diméthyl phénol). Concernant les aldéhydes, une augmentation de la solubilité du benzaldéhyde a été mise en évidence dans la solution d’acide nitrique à 6,3 %, contrairement à celle du formaldéhyde qui n’a subi aucune variation. L’impact de la chimie multiphasique sur le devenir de ces composés est étudié. Leurs durées de vie sont calculées par temps clair (exempt de nuages) et par temps nuageux. Ces calculs ont montré l’importance des réactions qui se déroulent dans la phase aqueuse de l’atmosphère sur la dégradation du benzaldéhyde.

Depuis plusieurs décennies la production mondiale de plastiques ne cesse d’augmenter, menant à une contamination des écosystèmes aquatiques à l’échelle de la planète qui a été récemment estimée à plus de cinq mille milliards de débris de plastiques flottants à la surface des océans. Les microplastiques (particules de plastique < 5 mm), introduits dans l’environnement aquatique directement en tant que microparticules (granulés plastiques industriels, cosmétiques, fibres textiles) ou lors de la fragmentation de plus gros débris plastiques, représentent une préoccupation scientifique et sociétale grandissante. Ces travaux de thèse se sont focalisés sur la contamination par les microplastiques de la rade de Brest (Bretagne, France), un système côtier macrotidal où l’activité anthropique est importante. Les objectifs de ces travaux sont (1) d’évaluer la contamination des matrices environnementales (eau de surface, sédiment subtidal et biote) par les microplastiques, et (2) d’identifier leur rôle potentiel en tant que vecteurs de contaminants chimiques et de bactéries dans la rade de Brest.Pour cela, des développements analytiques ont été nécessaires afin d’améliorer leur extraction des matrices environnementales ainsi que leur caractérisation morphologique et chimique via la microspectrométrie Raman. Les observations in situ ont montré que l’ensemble de l’écosystème de la rade de Brest est contaminé par les microplastiques, avec des concentrations de 0,24 ± 0,35, et 0,97 ± 2,08 (moyenne ± écart-type). L’eau de surface et le sédiment sont contaminés par le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène. Leur distribution à la surface de l’eau semble être liée à l’urbanisation très présente au nord de la rade, mais également à l’hydrodynamisme de cette région marine. Les premiers résultats concernant les bivalves marins ont montré un niveau relativement faible de contamination par les microplastiques (0,01 ± 0,04 et 0,08 ± 0,34 pour les moules et les coques, respectivement), cependant cela est probablement dû aux choix méthodologiques appliqués ici (exclusion des fibres). Les observations in situ ont montré que certains polluants organiques (HAP, PCB et pesticides) étaient détectés sur les microplastiques flottants à des valeurs (non détecté – 49763 ng.g-1, moyenne ± écart-type) similaires de celles retrouvées dans les sédiments et les bivalves locaux, ce qui suggère un risque faible dans le transfert des contaminants chimiques vers les organismes marins en cas d’ingestion. Enfin, les résultats concernant la colonisation bactérienne des microplastiques flottants ont montré des communautés distinctes de celles retrouvées dans l’eau de mer environnante, et l’identification du genre Vibrio en tant que biomarqueur discriminant de cette matrice. Dans l’ensemble, ces travaux fournissent une première évaluation approfondie de l’état de contamination de la rade de Brest par les microplastiques ainsi que de solides recommandations méthodologiques pour des travaux futurs
World production of plastics has increased steadily for the past decades leading to a major contamination of the worldwide aquatic ecosystems recently estimated at more than five trillion plastic pieces floating the surface of the oceans. Microplastics (plastic particles < 5 mm) are introduced into aquatic environments directly as industrial raw material (plastic pellets, cosmetics, clothing) or indirectly via the fragmentation of larger plastics. This emerging contaminant represents an increasing ecological concern for science and society. The present study focused on the microplastic contamination of the Bay of Brest (Brittany, France), a macrotidal coastal ecosystem characterized by intense anthropogenic activity. The main objectives were: (1) to evaluate the contamination of environmental matrices (surface water, subtidal sediment and biota) by microplastics, and (2) to identify their potential role as vector of chemicals and bacteria in the bay of Brest.Methodological developments were first conducted to improve microplastic extraction from environmental matrices as well as their rapid morphological and chemical identification by Raman micro-spectrometry. The field investigations showed that the ecosystem of the bay of Brest is contaminated by microplastics with mean concentrations of 0.24 ± 0.35, and 0.97 ± 2.08 (mean ± standard deviation) in surface water and sediment, respectively. Microplastic contamination in surface water and sediment was dominated by polyethylene, polypropylene and polystyrene microparticles.Spatial microplastic distribution appeared to be related to proximity to urbanized areas and to hydrodynamic in the bay. Preliminarily results of microplastic contamination in marine bivalves demonstrated relatively low contamination (0.01 ± 0.04, and 0.08 ± 0.34 for mussels and cockles, respectively) by microplastics (mainly polyethylene and polypropylene fragments), however this could be partly related to the methodological limitation identified here (e.g. exclusion of fibers). Organic pollutant (PAH, PCB and pesticides) were detected on floating microplastics at levels (not detected – 49,763 ng g-1, mean ± SD) similar to those measured in sediment and bivalves suggesting low risks in transferring hazardous chemicals in local marine organisms upon microplastic ingestion. Finally, distinct bacterial community assemblages were demonstrated on microplastics as compared with surrounding surface water; the Vibrio genus was identified as a discriminant biomarker of the plastic matrix. Overall, this work provides a first and thorough assessment of the microplastic contamination in the bay of Brest and solid methodological recommendations for further work

Depuis plusieurs décennies la production mondiale de plastiques ne cesse d’augmenter, menant à une contamination des écosystèmes aquatiques à l’échelle de la planète qui a été récemment estimée à plus de cinq mille milliards de débris de plastiques flottants à la surface des océans. Les microplastiques (particules de plastique < 5 mm), introduits dans l’environnement aquatique directement en tant que microparticules (granulés plastiques industriels, cosmétiques, fibres textiles) ou lors de la fragmentation de plus gros débris plastiques, représentent une préoccupation scientifique et sociétale grandissante. Ces travaux de thèse se sont focalisés sur la contamination par les microplastiques de la rade de Brest (Bretagne, France), un système côtier macrotidal où l’activité anthropique est importante. Les objectifs de ces travaux sont (1) d’évaluer la contamination des matrices environnementales (eau de surface, sédiment subtidal et biote) par les microplastiques, et (2) d’identifier leur rôle potentiel en tant que vecteurs de contaminants chimiques et de bactéries dans la rade de Brest.Pour cela, des développements analytiques ont été nécessaires afin d’améliorer leur extraction des matrices environnementales ainsi que leur caractérisation morphologique et chimique via la microspectrométrie Raman. Les observations in situ ont montré que l’ensemble de l’écosystème de la rade de Brest est contaminé par les microplastiques, avec des concentrations de 0,24 ± 0,35, et 0,97 ± 2,08 (moyenne ± écart-type). L’eau de surface et le sédiment sont contaminés par le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène. Leur distribution à la surface de l’eau semble être liée à l’urbanisation très présente au nord de la rade, mais également à l’hydrodynamisme de cette région marine. Les premiers résultats concernant les bivalves marins ont montré un niveau relativement faible de contamination par les microplastiques (0,01 ± 0,04 et 0,08 ± 0,34 pour les moules et les coques, respectivement), cependant cela est probablement dû aux choix méthodologiques appliqués ici (exclusion des fibres). Les observations in situ ont montré que certains polluants organiques (HAP, PCB et pesticides) étaient détectés sur les microplastiques flottants à des valeurs (non détecté – 49763 ng.g-1, moyenne ± écart-type) similaires de celles retrouvées dans les sédiments et les bivalves locaux, ce qui suggère un risque faible dans le transfert des contaminants chimiques vers les organismes marins en cas d’ingestion. Enfin, les résultats concernant la colonisation bactérienne des microplastiques flottants ont montré des communautés distinctes de celles retrouvées dans l’eau de mer environnante, et l’identification du genre Vibrio en tant que biomarqueur discriminant de cette matrice. Dans l’ensemble, ces travaux fournissent une première évaluation approfondie de l’état de contamination de la rade de Brest par les microplastiques ainsi que de solides recommandations méthodologiques pour des travaux futurs
World production of plastics has increased steadily for the past decades leading to a major contamination of the worldwide aquatic ecosystems recently estimated at more than five trillion plastic pieces floating the surface of the oceans. Microplastics (plastic particles < 5 mm) are introduced into aquatic environments directly as industrial raw material (plastic pellets, cosmetics, clothing) or indirectly via the fragmentation of larger plastics. This emerging contaminant represents an increasing ecological concern for science and society. The present study focused on the microplastic contamination of the Bay of Brest (Brittany, France), a macrotidal coastal ecosystem characterized by intense anthropogenic activity. The main objectives were: (1) to evaluate the contamination of environmental matrices (surface water, subtidal sediment and biota) by microplastics, and (2) to identify their potential role as vector of chemicals and bacteria in the bay of Brest.Methodological developments were first conducted to improve microplastic extraction from environmental matrices as well as their rapid morphological and chemical identification by Raman micro-spectrometry. The field investigations showed that the ecosystem of the bay of Brest is contaminated by microplastics with mean concentrations of 0.24 ± 0.35, and 0.97 ± 2.08 (mean ± standard deviation) in surface water and sediment, respectively. Microplastic contamination in surface water and sediment was dominated by polyethylene, polypropylene and polystyrene microparticles.Spatial microplastic distribution appeared to be related to proximity to urbanized areas and to hydrodynamic in the bay. Preliminarily results of microplastic contamination in marine bivalves demonstrated relatively low contamination (0.01 ± 0.04, and 0.08 ± 0.34 for mussels and cockles, respectively) by microplastics (mainly polyethylene and polypropylene fragments), however this could be partly related to the methodological limitation identified here (e.g. exclusion of fibers). Organic pollutant (PAH, PCB and pesticides) were detected on floating microplastics at levels (not detected – 49,763 ng g-1, mean ± SD) similar to those measured in sediment and bivalves suggesting low risks in transferring hazardous chemicals in local marine organisms upon microplastic ingestion. Finally, distinct bacterial community assemblages were demonstrated on microplastics as compared with surrounding surface water; the Vibrio genus was identified as a discriminant biomarker of the plastic matrix. Overall, this work provides a first and thorough assessment of the microplastic contamination in the bay of Brest and solid methodological recommendations for further work

L’impact anthropique sur les cours d’eau a significativement augmenté suite à la révolution industrielle engagée par les pays occidentaux. Ainsi, les modifications de la géomorphologie des cours d’eau pour le stockage de l’eau et la navigation, la conversion des surfaces à des fins agricoles, industrielles et d’urbanisation illustrent cette pression environnementale, qui se traduit, en autre, par une augmentation de rejets de divers contaminants dans les compartiments environnementaux et notamment les rivières. Une part de ces rejets peut donc se retrouver dans les matières en suspension, considérées alors comme des puits de stockage, qui transitent dans les rivières. Les aménagements des rivières et notamment la construction de barrages favorisent alors la sédimentation de ces particules contaminées au cours du temps. Ces sédiments d’origines anthropiques, également appelés legacy sediments, sont donc les témoins des activités anthropiques et permettent de reconstruire les trajectoires temporelles des contaminations au sein des bassins versants. L’Eure, affluent majeur de l’estuaire de Seine, a connu d’importantes pressions anthropiques depuis le vingtième siècle. La reconstruction temporelle des pressions anthropiques a nécessité l’association de différentes approches méthodologiques : (i) une analyse diachronique des modifications morphologiques de la rivière a été menée, conjointement à (ii) une analyse de la dynamique sédimentaire et de la nature des dépôts sédimentaires par couplage de méthodes géophysiques, sédimentologiques et géochimiques, et à (iii) la mise en place d’un réseau de suivi du comportement hydro-sédimentaire avec un échantillonnage en continu des matières en suspensions. De profondes modifications géomorphologiques se sont produites en aval du bassin versant, avec pour principales conséquences un exutoire déplacé d’une dizaine de kilomètres en direction d’un barrage et la formation d’annexes hydrauliques favorisant l’accumulation de sédiments dès les années 1940. Ceux-ci ont permis de montrer que le bassin versant de l’Eure avait connu d’importantes contaminations dont les conséquences sont encore enregistrées malgré l’arrêt des activités ou usages. Les tendances temporelles des éléments traces métalliques et métalloïdes ont montré de fortes contaminations en As dans les années 1940 et des contaminations d’origines industrielles en Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag et Cd durant les années 1960–1970, ainsi que des contaminations en Sb et Pb en 1990–2000. Ces dernières sont toujours enregistrées malgré l’arrêt des activités responsables des rejets, comme l’ont attesté les résultats issus des matières en suspension actuellement collectées dans le cours d’eau. A l’instar d’une majorité des métaux traces, les contaminants organiques, tels les HAPs, ont montré d’importantes contaminations durant les années 1940–1960, dont les signatures indiquent une origine majoritairement pyrogénique. Les PCBs ont montré des contaminations importantes lors de la période 1950–1970, en lien avec la production et les usages nationaux de mélanges composés en majorité de congénères faiblement chlorés. Enfin, l’intérêt porté à une troisième famille de contaminants organiques persistants, les pesticides organochlorés, a montré l’utilisation de lindane et du DDT notamment lors de la période 1940–1970, et a mis en avant d’une part une utilisation post-interdiction du lindane et d’autre part la présence d’un métabolite du DDT plusieurs décennies après l’arrêt d’utilisation de ce dernier, en lien avec l’augmentation de l’érosion des sols cultivés
The anthropogenic impact on rivers has significantly increased following the industrial revolutioninitiated by Western countries. Thus, changes in the geomorphology of rivers for water storage andnavigation, the conversion of land for agricultural, industrial and urbanization purposes illustrate thisenvironmental pressure, which results, among other things, in an increase in discharges of variouscontaminants into environmental compartments, particularly rivers. Therefore, part of these dischargescan end up in suspended particulate matter, which is then considered as storage wells, which transit inrivers. River development, particularly the construction of dams, encourages the sedimentation of these contaminated particles over time. These sediments of anthropogenic origin, also called legacy sediments, are therefore witnesses to human activities and make it possible to reconstruct the temporal trajectories of contamination within watersheds. The Eure River, a major tributary of the Seine estuary, has experienced significant anthropogenic pressures since the twentieth century. The temporal reconstruction of anthropogenic pressures has required the combination of different methodological approaches: (i) a diachronic analysis of the morphological modifications of the river was carried out, in conjunction with (ii) an analysis of the sedimentary dynamics and the nature of the sediment deposits by coupling geophysical, sedimentological and geochemical methods, and (iii) the setting up of a network for monitoring the hydro-sedimentary behaviour with continuous sampling of suspended particulate matter. Significant geomorphological changes have occurred in the lower reaches of the watershed, with the main consequences being an outlet moved some ten kilometres in the direction of a dam and the formation of hydraulic annexes favouring the accumulation of sediments as early as the 1940s. These made it possible to show that the Eure River watershed had experienced significant contamination, the consequences of which are still being recorded despite the cessation of activities or uses. The temporal trends of trace metal and metalloid elements showed strong contaminations in As in the 1940s and contaminations of industrial origin in Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag and Cd in the 1960s and 1970s, as well as contaminations in Sb and Pb in 1990–2000. The latter are still recorded despite the cessation of the activities responsible for the discharges, as evidenced by the results from the suspended particulate matter currently collected in the river. Like most trace metals, organic contaminants such as PAHs showed significant contamination during the 1940–1960s, with signatures indicating a predominantly pyrogenic origin. PCBs showed significant contamination during the period 1950–1970, in connection with the production and national uses of mixtures composed mainly of low chlorinated congeners. Finally, interest in a third family of persistent organic contaminants, organochlorine pesticides, showed the use of lindane and DDT, particularly during the 1940–1970 period, and highlighted the post-ban use of lindane and the presence of a metabolite of DDT several decades after the cessation of its use, in connection with the increase in erosion of cultivated soils

Le thiocyano-methylthio-benzothiazole (tcmtb) et le bis-thiocyanate de methylene (mtc) sont des biocides a caractere fongicide. Ils sont surtout employes dans le traitement des eaux de papeteries ou dans la protection du bois, en vue de remplacer des composes polychlores, de type pentachlorophenol, destines a terme a disparaitre des marches a cause de leur grande toxicite. Nous avons etudie leur comportement dans l'environnement, en les soumettant a une hydrolyse a ph basique, ainsi qu'a une irradiation uv simulant le spectre solaire. Nous avons constate que, lors de leur decomposition, des composes soufres apparaissaient dans la phase gazeuse, tels un heterocycle soufre et du disulfure de carbone, et dans la phase aqueuse. Des mecanismes reactionnels de ces formations ont ete envisages. Le mercaptobenzothiazole, (mbt), est un des produits majoritaires de decomposition du tcmtb en phase aqueuse. Une etude phytotoxique comparee du tcmtb et du mbt a montre que ce dernier etait moins toxique que son precurseur vis-a-vis des vegetaux superieurs. Ces etudes ont ete completees par des essais de degradation des molecules sous une irradiation uv energetique. Une autre partie de notre travail a consiste a mettre en uvre une etude de decomposition photocatalytique en phase gazeuse d'une molecule legere, soufree, et malodorante, le sulfure de dimethyl (dms) etant choisi comme modele. A cet effet, un reacteur de photocatalyse heterogene a ete elabore, comportant un lit de dioxyde de titane, a travers lequel circule un flux air dms. Une decomposition rapide du dms par ce procede a ete mise en evidence. Nous avons entrepris une etude des interactions de surface dms-dioxyde de titane par des mesures d'isothermes d'adsorption, completees par de la spectroscopie raman, afin de contribuer a elucider le mecanisme catalytique

Les polluants organiques persistants (POP), dont les biphényles polychlorés (PCB) et le 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophényl)éthane (DDT), sont des contaminants lipophiles qui résistent à la dégradation et s'accumulent dans les tissus des organismes exposés. Malgré le fait que plusieurs de ces composés aient été retirés du marché, ils se retrouvent toujours en quantité mesurable dans les échantillons environnementaux et humains prélevés partout dans le monde. La toxicité de ces composés a été démontrée dans des études in vitro et chez les animaux. Parmi les différents effets de ces composés, on compte la perturbation endocrinienne, l'altération du neurodéveloppement, l'affaiblissement du système immunitaire ainsi que la promotion de certains cancers. Certains de ces effets ont aussi été observés dans des études épidémiologiques suite à des expositions accidentelles, occupationnelles et environnementales. Par contre, les études ne parviennent pas à un consensus quant à l'implication des POP dans l'étiologie de plusieurs problèmes de santé, notamment le cancer du sein et l'altération du neurodéveloppement suite à une exposition postnatale par l'allaitement. Les études épidémiologiques sur les effets des POP se basent habituellement sur des échantillons de sang ou de lait maternel pour évaluer l'exposition. Dans le cas du cancer du sein, les échantillons sanguins sont généralement prélevés au moment du diagnostic ou quelques années avant. Quant à l'évaluation de l'exposition postnatale par l'allaitement, les études de neurodéveloppement ont jusqu'à maintenant estimé l'exposition des enfants en multipliant la concentration dans le lait maternel par la durée d'allaitement ou en prélevant des échantillons sanguins chez les enfants. Puisque les POP sont très persistants, ces échantillons sont considérés comme des marqueurs d'exposition chronique. Par contre, la capacité à représenter le profil d'exposition des sujets enrôlés dans des études épidémiologiques à partir de ces échantillons peut être gênée par différents phénomènes physiologiques pouvant changer les niveaux internes en POP, notamment les changements de poids corporel (ex: perte de poids, croissance) et l'allaitement. De plus, ces échantillons ne permettent pas d'évaluer l'exposition durant certaines périodes où les individus pourraient être plus susceptibles aux atteintes chimiques. Il était donc primordial de mettre sur pied une approche qui permette de détailler le profil d'exposition des individus afin d'évaluer les associations entre l'exposition durant certaines périodes critiques et la prévalence de certains problèmes de santé. Les objectifs de ce projet étaient donc i) de développer des modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PBPK) permettant d'estimer l'exposition à différentes périodes de la vie et ii) d'appliquer ces modèles au sein d'études épidémiologiques afin d'évaluer les associations entre l'exposition durant certaines fenêtres de temps et certains indicateurs de santé et de développement. La modélisation PBPK consiste en une représentation mathématique des phénomènes d'absorption, de distribution, de métabolisme et d'excrétion régissant le déplacement d'un composé chimique dans l'organisme exposé. Deux modèles PBPK ont été développés dans le cadre de ce projet : un modèle décrivant la cinétique des POP chez les femmes et un modèle décrivant le transfert postnatal mère-enfant par l'allaitement. Le modèle PBPK de la femme permet de simuler la cinétique des POP en fonction des changements de poids, des grossesses et des allaitements. À partir d'une concentration sanguine au moment du diagnostic et d'informations récoltées dans les questionnaires épidémiologiques, le modèle PBPK génère des profils desquels il est possible d'extraire des concentrations à n' importe quel moment de la vie de la femme. Ce modèle a été utilisé afin de retracer des profils d'exposition aux PCB dans une étude cas-témoins sur le cancer du sein basée en France. Une analyse de corrélation a permis de quantifier la capacité d'une concentration sanguine au moment du diagnostic à représenter les concentrations simulées à différents moments de la vie. Cet exercice a permis de montrer que de tels échantillons sanguins perdent leur capacité à représenter l'exposition 1) plus la période d'intérêt est loin (ex: puberté) et 2) plus la durée d'allaitement totale est longue. Une limitation de ce modèle est que, puisque des données sanguines répétées n'étaient pas disponibles, sa validité n'a pu être établie. Le modèle PBPK décrivant le transfert mère-enfant de POP a quant à lui été validé avec des données provenant d'une cohorte d'enfants Inuits du nord du Québec. À l'aide du modèle PBPK, les profils d'exposition postnatale ont été tracés pour les enfants enrôlés dans l'étude. Leur concentration sanguine mesurée à environ six mois a ensuite été comparée aux valeurs simulées. Une analyse de corrélation de Spearman entre les niveaux simulés et mesurés a démontré que le modèle estimait adéquatement les niveaux de différents congénères de PCB (r = 0.87-0.89), de DDT/E (r = 0.90/0.77) et de HCB (r = 0.83). Suite à la validation du modèle, les profils générés pour le PCB-153 (le congénère de PCB prédominant dans les échantillons humain et fortement corrélé aux autres congénères) ont été utilisés pour évaluer l'association entre les niveaux sanguins simulés à chacun des mois postnataux et des indicateurs d'attention et d'activité spontanée chez les enfants de 11 mois. L'exposition prénatale, telle qu'indiquée par les niveaux dans le sang du cordon ombilical, était associée à une réduction de l'attention alors que l'exposition postnatale, particulièrement durant le 4e mois, était associée à une augmentation de l'activité spontanée. Cette nouvelle approche a donc permis d'évaluer la validité des méthodes traditionnelles d'évaluation de l'exposition et d'identifier une nouvelle fenêtre de susceptibilité aux atteintes neurotoxiques des PCB. Les modèles PBPK présentés dans cette thèse sont déjà en application dans plusieurs autres études épidémiologiques afin de vérifier la reproductibilité des associations observées et de générer de nouveaux résultats. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modélisation pharmacocinétique à base physiologique (PBPK), polluants organiques persistants (POP), variabilité interindividuelle, exposition, cancer du sein, neurodéveloppement.

Le mercure (Hg) et les biphenylpolychlorés (BPC) sont des polluants ubiquitaires qui menacent la santé des écosystèmes et des humains par leur rémanence, leur mobilité, leur toxicité et leur capacité de se bioaccumuler dans la chaine trophique. Par conséquent, on peut retrouver des niveaux élevés de ces contaminants dans les poissons, particulièrement les piscivores. Au cours des dernières années, les bénéfices et les risques potentiels pour la santé suite à une consommation régulière de poissons sont au centre des polémiques. Les poissons sont à la fois source de bénéfices nutritifs et de bienfaits sur la santé, ainsi que la principale source d'exposition au mercure et aux BPC. De nombreux effets sur la santé en lien avec ses polluants ont été rapportés par des études épidémiologiques chez les grands consommateurs de poisson. La présente étude faisait partie du projet COMERN (Collaborative Mercury Research Network), un réseau pancanadien de recherche sur le mercure. Composé de plusieurs groupes de recherche (sur la santé, l'environnement, l'éducation et la biogéochimie du Hg), ce réseau avait pour objectif d'étudier les sources de mercure, sa transmission dans les écosystèmes et ses impacts sur la santé humaine. La présente étude a été menée par le groupe de recherche en santé du projet COMERN. Cette équipe a établi le bilan de la consommation de poisson et de l'apport en Hg chez deux populations riveraines provenant de deux écosytèmes différents. Elle a étudié les effets potentiels sur la santé associés à la consommation de poissons et a proposé des mesures permettant de réduire l'apport et l'exposition au Hg afin de maximiser les bienfaits tout en minimisant les risques relié à la consommation de poisson. Cette étude transversale d'observation a été menée auprès de deux communautés riveraines provenant de deux écosystèmes différents du Québec : 130 participants du lac Saint-Pierre et 130 participants de 3 lacs de la région de l'Abitibi (Lacs Malartic, Preissac et Duparquet). Un questionnaire auto-administré a servi à collecter des données socio-démographiques. Un questionnaire de fréquences de consommation de poisson d'eau douce, de poisson du marché et de sauvagine a été administré par entrevue. Des prélèvements de sang, et de cheveux ont été collectés pour le dosage du Hg, des métaux (plomb, cadmium et sélénium) et des organochlorés (16 congénères de BPC et 17 pesticides organochlorés). De plus, des mesures anthropométriques (taille et poids) et de pression artérielle ont été effectuées pour chaque participant. Afin d'étudier les effets neurotoxiques de l'exposition chronique aux faibles doses en Hg et en BPC et pesticides organochlorés, des tests neuropsychomoteurs (cognitifs, moteurs et sensoriels) ont été administrés aux participants. Finalement afin d'étudier l'effet des polluants sur l'homéostasie les hormones thyroïdienne, la triodothyronine (T3), la thyroxine (T4) et la thyroid stimulating hormone (TSH) ont été mesurées dans le sérum. Dans un premier temps, nous avons estimé l'apport quotidien en Hg exprimé en µg Hg/kg poids corporel/jour. Pour ce faire, nous avons utilisé les données des niveaux de Hg dans les poissons pêchés dans les lacs étudiés fournis par l'équipe environnement du COMERN et par le ministère de l'environnement. Pour le poisson du marché et la sauvagine, nous avons utilisé les données publiées au Canada et aux États-Unis. Ces données associées aux quantités de poisson consommées nous ont permis d'estimer l'apport quotidien en mercure pour les deux groupes. Nous avons ensuite examiné la relation entre la consommation du poisson, l'estimation de l'apport en Hg et les biomarqueurs d'exposition au Hg. Les résultats ont montré que les participants du lac Saint-Pierre (LSP), comparativement à ceux de l'Abitibi, consommaient significativement plus de poisson mais présentaient des concentrations de Hg significativement moins élevées aussi bien dans les cheveux que dans le sang. L'apport en Hg chez les participants du LSP était également inférieur à celui des participants de l'Abitibi. Pour les deux groupes, c'est principalement la consommation de poisson d'eau douce qui était positivement associée aux bioindicateurs du Hg. Les estimations des apports journaliers en Hg (provenant de la consommation de poisson d'eau douce et de la consommation totale de poisson) étaient significativement reliées aux biomarqueurs du Hg. Nous avons également observé une relation positive entre la consommation de poisson d'eau douce, l'estimation de l'apport en Hg et le mercure inorganique sanguin. Nos résultats ont démontré que la quantité de poisson exprimée en nombre de repas ou en quantité de poisson, lesquels sont largement utilisés par de nombreuses études, seraient de moins bons bioindicateurs d'exposition au Hg par rapport à l'estimation de l'apport en Hg. Dans la seconde partie de notre travail, nous avons examiné la relation entre les hormones thyroïdiennes sériques: (T3, T4 et TSH), et les POP sériques, les bioindicateurs du Hg et le plomb sanguin (Pb) chez 211 consommateurs de poissons d'eau douce (124 hommes et 87 femmes). Les niveaux des hormones thyroïdiennes étaient dans l'étendu des valeurs normales. L'analyse des relations stratifiées par genre a montré que les effets observés sur les hormones thyroïdiennes étaient différents selon le sexe : chez les femmes, les concentrations sériques de T3 étaient négativement reliées aux concentrations sériques de différents congénères des BPC ainsi que le p,p’-DDE alors qu'aucune relation n'a été observée avec la T4. La TSH était négativement reliée au Pb sanguin. Chez les hommes, par contre, nous avons observé une diminution de la T4 et une augmentation de la TSH en relation avec les BPC et le Hg. En revanche, aucun effet n'a été observé sur la T3. Ces constations suggèrent que malgré les faibles concentrations, ces contaminants environnementaux peuvent interférer avec la fonction thyroïdienne et les effets pourraient être différents selon le genre. Ces résultats confirment les recommandations du Groupe de Travail sur les Méthodologies en Évaluation des Risques des Produits Chimiques « Scientific Group on Methodologies for the Safety Evaluation Chemicals (SGOMSEC) » qui mettent de l'avant l'importance des effets observés séparément chez les femmes et les hommes en prenant en considération les covariables spécifiques pour chaque genre. Finalement, afin d'étudier les effets neurotoxiques de l'exposition chronique aux faibles doses en Hg et en POP, nous avons examiné les relations entre les scores des tests cognitifs, moteurs et sensoriels avec les niveaux sériques des POP, et les biomarqueurs du Hg dans le sang et les cheveux. Nous avons également examiné les effets synergiques potentiels entre le Hg et les BPC en prenant en considération toutes les variables pouvant influencer les scores. En premier lieu, nous avons réalisé des analyses statistiques continues sur l'ensemble des participants des deux écosystèmes réunis (N=260). Dans un deuxième temps, afin de vérifier l'hypothèse selon laquelle les effets neurologiques étaient différents selon le genre, nous avons effectué des analyses stratifiées par sexe. Pour les deux analyses, nous n'avons observé aucun effet concluant. Dans un troisième temps, nous avons réalisé des analyses stratifiées selon l'âge (inférieur et supérieur à 50 ans) en nous basant sur l'hypothèse selon laquelle les personnes âgées seraient plus sensibles aux polluants neurotoxiques du fait de leur charge corporelle en polluants et, également, en raison de la baisse de l'activité de la dopamine et de nombreux neurotransmetteurs observée au cours du vieillissement. Cette analyse a montré que pour l'ensemble des tests, les scores augmentaient significativement avec l'âge. Pour le groupe des moins de 50 ans, il n'existe aucune relation entre les scores des tests neuropsychomoteurs et les biomarqueurs de Hg, les BPC et le p-p’ DDE. En revanche, pour le groupe d'adultes de plus de 50 ans, la performance à de multiples tests cognitifs était significativement et inversement associée à l'exposition aux BPC alors qu'aucune relation n'a été observée avec les performances motrices. Ces résultats confirmaient notre hypothèse selon laquelle, chez les personnes âgées, les performances neurofonctionnelles, plus particulièrement la fonction cognitive, étaient plus sensibles et plus vulnérables à l'exposition aux polluants neurotoxiques et cela même à de faibles niveaux d'exposition. Par ailleurs, les niveaux de Hg mesurés étaient de loin inférieurs à ceux d'autres groupes de grands consommateurs de poisson pour lesquels des effets neurotoxiques du Hg ont été observés. Contrairement à ces études, nos résultats ont montré une amélioration significative de différentes performances motrices en relation avec le Hg dans les cheveux et le sang. Ces observations pourraient suggérer un phénomène de compensation précédant, en général, l'installation tardive de troubles de la fonction motrice, associée à l'exposition chronique à de très faibles doses en Hg. Par ailleurs, nous n'avons pas observé d'effet synergique entre les BPC et le Hg sur les scores des tests neuropsychomoteurs. Nos travaux ont mis en évidence la perturbation de l'homéostasie de la fonction thyroïdienne ainsi que des effets neurotoxiques à de faibles doses en BPC et en mercure. Depuis plusieurs années, une baisse considérable des niveaux de BPC et de Hg a été observée dans l'environnement et dans les différents medias biologiques. Malgré ces niveaux bas, des effets néfastes ont néanmoins été observés particulièrement chez les personnes âgées. Il serait donc important de promouvoir les études qui œuvrent à trouver les moyens d'atténuer l'exposition humaines aux polluants et, de soutenir celles qui dénoncent les sources primaires de pollution. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, organochlorés, apport en mercure, hormones thyroïdiennes, performances neurologiques.

La présence humaine sur terre est responsable de la production et du déversement de nombreuses substances, dont certaines toxiques, dans l'environnement; il s'agit là d'un fait reconnu. Que ce soit en milieu naturel ou anthropique, ces contaminants y sont retrouvés et la faune les fréquentant est donc exposée à un cocktail de contaminants pouvant mener à l'apparition d'effets néfastes observables ou non. Parmi les contaminants présents dans ces environnements, les retardateurs de flamme (FR) de type halogéné sont d'intérêt puisque plusieurs effets toxiques leur sont attribuables. Parmi ceux-ci, certains, comme leur potentiel de perturbateurs endocriniens (axes thyroïdien et gonadique), peuvent mener à des effets au niveau du tissu osseux. Comme il est connu que le métabolisme de ce tissu est régulé de façon très précise par certaines hormones (calcitonine, parathormone, hormones thyroïdiennes) et molécules (interleukines, « macrophage colony-stimulating factor » (M-CSF), vitamine D), il est donc possible que la structure ou la qualité de ce tissu en soit affectée, ce qui pourrait causer certains désavantages aux individus plus grandement atteints. Dans le cadre de cette étude, nous avons examiné les effets de l'exposition aux retardateurs de flamme halogénés sur le métabolisme osseux du goéland à bec cerclé (Larus delawarensis) nichant à proximité de la ville de Montréal (île Deslauriers). La proximité avec le centre urbain qu'est Montréal est grandement responsable de l'exposition des individus y nichant. En effet, ceux-ci consommant de grandes quantités de nourriture d'origine anthropique, ils se retrouvent donc fortement exposés aux FRs en fréquentant les lieux où ce type de nourriture est retrouvé (sites d'enfouissement technique et centres urbains). De plus, cette île est située dans le panache de l'effluent de la communauté urbaine de Montréal, ce qui peut aussi contribuer à l'exposition élevée de ces individus. Cette espèce étant considérée comme bio-indicatrice de ce milieu, les résultats obtenus pourront potentiellement être étendus à d'autres espèces qui pourraient voir leur santé affectée. Les contaminants ont été extraits des tissus sélectionnés (foie et plasma) et quantifiés par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC/MS). Les marqueurs biochimiques, le calcium (Ca2+) et le phosphate inorganique (PO4-) circulants ainsi que l'activité de la phosphatase alcaline, ont été mesurés à l'aide d'ensembles de colorimétrie disponibles sur le marché. Pour ce qui est des marqueurs physiques, ceux-ci ont été évalués à partir d'images obtenues par microtomographie qui ont été analysées pour permettre le calcul et l'estimation de certains paramètres du tissu osseux. Des associations négatives entre la densité minérale osseuse (corticale et trabéculaire) ainsi que le niveau de certains contaminants (ex.: BDE-154, -183, -201, -209) dans le foie ou le plasma et des associations négatives entre la BMD (corticale et trabéculaire) et la Bv/Tv (trabéculaire) et le niveau de calcium circulant ont été observées. Ces résultats nous permettent de croire que les polluants à l'étude pourraient avoir un effet, direct ou indirect, sur le métabolisme osseux du goéland à bec cerclé, et donc que le tissu osseux de ces individus serait une cible potentielle pour ces composés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : retardateurs de flamme halogénés, polybromodiphényléthers, densité minérale osseuse, calcium, phoshate, goéland à bec cerclé

Les Québécois sont de plus en plus conscients de l’environnement qui les entoure et de l’importance d’en assurer la qualité et la pérennité. Certains phénomènes, tels les changements climatiques, l’accumulation de polluants organiques persistants et l’amincissement de la couche d’ozone, que nous qualifierons de phénomènes environnementaux diffus, sont engendrés par de multiples émetteurs de polluants et ont des effets globaux qui ne peuvent être liés à un événement précis et dont les impacts sont difficiles à identifier et à quantifier pour le moment. En l’absence de preuve quant aux effets qu’auront ces phénomènes diffus sur les citoyens et les difficultés liées à la preuve scientifique du lien causal entre ce dommage et un émetteur de polluant donné, les recours classiques en responsabilité civile et pour troubles de voisinage, prévus aux articles 1457 et 976 C.c.Q., apparaissent inopérants. Nous nous interrogeons donc sur l’existence d’un droit à l’environnement qui conférerait aux citoyens le droit de vivre dans un environnement sain et leur permettrait ainsi de réclamer que cesse toute atteinte environnementale engendrée par ces phénomènes, même si elle n’a pas d’effet directement sur eux. Considérant l’importance de l’efficacité des recours qui pourraient permettre une mise en œuvre de ce droit, nous procéderons à l’analyse de trois sources potentielles d’un droit à l’environnement sous cet angle. À cet effet, nous étudierons les recours constitutionnels et quasi-constitutionnels liés à la Charte canadienne des droits et libertés, à la Charte des droits et libertés de la personne et au recours institutionnel prévu dans la Loi sur la qualité de l’environnement. Considérant l’absence de reconnaissance suffisante d’un droit à l’environnement et de recours efficaces pour en assurer la mise en œuvre, nous proposerons ensuite des pistes de solution afin que puisse être développé un mécanisme permettant une réponse judiciaire aux phénomènes environnementaux diffus.
The quality of the environment has become a growing concern in the recent years for Quebec citizens. Phenomena such as climate change, persistent organic pollutants and the depletion of the ozone layer are caused by several sources, the effects of which cannot be distinguished one from the other and/or linked to a specific event. Furthermore, these phenomena have yet to create damage to Quebec residents in order to create the necessary standing for the introduction of legal proceedings. Also, the scientific uncertainty related to the source of potential damage and to the proof of said damage makes it impossible to legally attack the emitters of the pollutant contributing to this type of environmental phenomena under 1457 C.C.Q. or 976 C.C.Q. We have identified the 3 potential sources of a right to a clean environment which could entitle Quebec citizens to go before the courts in environmental matters, even in the absence of specific damages to their person or property. We have analysed the Canadian Charter of Rights and Freedoms, the Charter of Human Rights and Freedoms and the Environmental Quality Act and looked at the potential right to a clean environment possibly contained therein and the legal actions that could be taken to ensure their respect. Considering the weakness of what our legal system had to propose, we have developed solutions that could be put forward in order to allow the war against climate change and other environmental phenomena of the same nature to become legally actionable.