Добірка наукової літератури з теми "Polluants organiques – Identification – Analyse"

L’objectif de cet article est d’identifier les points de vigilance relatifs aux transferts de polluants inorganiques ou organiques vers les animaux d’élevage via l’ingestion de sol, de plantes, d’eau ou encore de pédofaune, consécutivement à l’épandage de MAtières Fertilisantes d’Origine Résiduaire (MAFOR) sur les prairies. Cette identification consiste à prendre en compte simultanément les quantités de polluants ingérées (quantité de matrice ingérée × concentration du polluant dans cette matrice), la fraction biodisponible et le devenir des polluants au sein de l’organisme. Les études réalisées en conditions de terrain et qui renseignent l’ensemble des données nécessaires pour estimer l’impact des MAFOR épandues sur prairies sont rares et peu conclusives. Elles reposent principalement sur l’application des boues de stations d’épuration sur des prairies et ne permettent pas de comparer l’impact des autres formes de MAFOR. Cependant, en prenant en compte l’ensemble des connaissances sur les transferts de polluants vers les produits animaux, il apparaît que les polluants organiques sont plus fortement absorbés que les Eléments Traces Métalliques (ETM). Seuls les composés peu biotransformés s’accumulent significativement dans les produits animaux. In fine, les polluants organiques se concentrent généralement dans les tissus et produits gras alors que les ETM se retrouvent préférentiellement dans les abats. Cependant, un manque manifeste de connaissances sur le devenir de contaminants organiques émergents (bromés, perfluorés, phtalates et paraffines) ou de certains ETM (vanadium et thallium) doit être signalé. De manière globale, les transferts de polluants organiques et inorganiques vers les produits animaux, suite à l’épandage de MAFOR sur les prairies, ne peuvent être exclus.

Grands émetteurs de gaz à effet de serre à la production, les matériaux de construction issus des filières thermiques peuvent être, dans certains cas, substitués par des « éco-matériaux ». L’économie circulaire pousse de plus en plus à intégrer des déchets dans les chaînes de production. Ce travail analyse la possibilité d’intégration de déchets urbains tel que des résidus fins de boues sédimentaires de dragage (BSD) pour partiellement remplacer la terre crue dans la production de briques en terre crue comprimée (BTCC). Les BSD ont été caractérisées par diffraction des rayons X, fluorescence X et analyse thermique. La présence de métaux lourds et composés organiques polluants a été quantifiée. Des pastilles de différentes teneurs en eau et compositions (mixte BSD et terres crues) ont été réalisées. Leur tenue à l’abrasion a été étudiée sur l’essai standardisé du pion-disque. Les pastilles contenant de la BSD dont les organiques ont été éliminés thermiquement, ont une faible tenue à l’abrasion. Cette performance est améliorée par l’ajout de 5 % de ciment, qui permet d’augmenter la cohésion du matériau.

Les impacts environnementaux liés aux productions animales sont pris en considération depuisau moins deux décennies. Mais jusqu’à une date récente, ils étaient considérés comme des «dommagescollatéraux» résultant de la nécessité de nourrir la planète. Depuis le rapport de la FAO«Livestock’s long shadow» (Steinfeld et al 2006), les préoccupations environnementales liées enparticulier aux gaz à effet de serre (GES) ont pris une importance croissante auprès des acteursdes filières animales et des décideurs politiques. Elles sont désormais au centre de la réflexion surle développement de l’élevage. En témoignent des documents dépassant le cadre de l’agriculturecomme la publication des propositions du «Grenelle 2» par le gouvernement français, ou la feuillede route de l’Union Européenne pour une baisse drastique des émissions de gaz carbonique àl’échéance de 2050. En fait, le problème est planétaire, car la consommation mondiale de produitsanimaux augmente, tendance appelée à se poursuivre en raison de l’évolution démographiqueet de l’accroissement de la part des produits animaux dans l’alimentation dans les pays endéveloppement et émergents (Gerber et al 2011). La revue INRA Productions animales a publié depuis plusieurs années de nombreux articlesrelatifs aux relations entre élevage et environnement, analysées sous divers angles. Récemmentdes articles relatifs aux polluants ou aux aspects environnementaux plus globaux ont été publiésdans le cadre de trois numéros thématiques : «Porcherie verte» avec notamment des articles surles éléments à risque et les émissions gazeuses lors de la gestion des effluents (Bonneau et al2008a, b), «Les nouveaux enjeux de la nutrition et de l’alimentation du porc» avec un article surles relations entre nutrition et excrétion de polluants (Dourmad et al 2009), et «Elevage en régionschaudes» avec un article consacré aux impacts et services environnementaux (Blanfort et al2011). Des articles ont également été publiés sur la quantification des émissions de méthane parles animaux d’élevage en France (Vermorel et al 2008) et sur la modélisation des émissions deméthane chez les ruminants (Sauvant et al 2009). Enfin, les moyens de réduire les rejets porcinset avicoles par la génétique ont été analysés (Mignon-Grasteau et al 2010). A signaler aussi lenuméro spécial «Elevage bio» en 2009, qui analysait les systèmes d’élevage biologique sans toutefoisdiscuter leurs avantages au plan environnemental. La réduction des émissions de GES par l’élevage est devenue un enjeu majeur des recherchessur les systèmes d’élevage et en nutrition animale. Ce dossier composé de quatre articles estconsacré aux GES en élevage bovin en mettant l’accent sur le méthane. En effet dans la plupartdes systèmes laitiers et à viande, le méthane est le gaz à effet de serre qui contribue le plus auxémissions, exprimées en équivalent gaz carbonique, comme le montre le premier article (Dollé etal 2011) qui replace les émissions de méthane dans l’ensemble des émissions de gaz à effet deserre. Un travail considérable a été réalisé pour évaluer et comparer les systèmes français, et lesINRA Productions Animales, 2011, numéro 5situer dans un contexte plus global : depuis quelques années les émissions induites par des systèmesd’élevage très divers sont étudiées dans le monde, principalement en Europe. Le deuxièmearticle (Sauvant et al 2011) analyse les relations étroites entre la production de méthane et les fermentationsdans le rumen selon la nature du régime alimentaire, puis discute la précision des principaleséquations empiriques de prévision de la production de méthane, ainsi que des modèlesmécanistes qui ont été développés. Des voies d’amélioration sont proposées. Dans un troisièmearticle (Popova et al 2011), les mécanismes de production de méthane dans le rumen sont analysés.Un intérêt particulier est porté au rôle des Archaea méthanogènes, microorganismes qui constituentun domaine spécifique du règne vivant et qui sont les seuls à produire du méthane à partirde l’hydrogène. La compréhension des mécanismes est un élément majeur pour prévoir les effetspossibles d’une ration, d’un additif, d’une biotechnologie sur la production de méthane. Laconnaissance actuelle de ces effets est présentée dans un quatrième article (Doreau et al 2011),centré sur les résultats obtenus in vivo. Il est en effet important de confronter les annonces faitesà partir d’essais in vitro, ou d’un seul essai in vivo mené sur le court terme, aux résultats d’étudesapprofondies reposant sur une base expérimentale solide. Ce dossier dresse un bilan des recherches et de l’état des connaissances sur le méthane entérique,et mentionne les principaux leviers d’action pour réduire les émissions des trois principauxgaz à effet de serre. Une vision plus large nécessiterait le développement d’aspects complémentaires.En premier lieu, celui des émissions de méthane et de protoxyde d’azote liées aux effluents.Elles sont toutefois très mal connues et éminemment variables, comme l’ont souligné Hassounaet al (2010) qui ont développé une méthode permettant de les évaluer en bâtiments. En deuxièmelieu, l'impact des nombreuses voies permettant de réduire les émissions de protoxyde d'azote auchamp doit être évalué. Ainsi, serait nécessaire une analyse portant sur les différents moyens permettantde limiter la fertilisation azotée minérale (fertilisation «de précision», recours aux légumineuses,inhibition des réactions de nitrification/dénitrification dans les sols, meilleure gestiondu pâturage…) qui sont seulement évoqués dans le texte de Dollé et al (2011). Enfin, la séquestrationde carbone par les prairies doit être prise en compte dans l’analyse de la contribution desélevages de ruminants au réchauffement climatique. Les valeurs actuellement retenues sont probablementsous-estimées (Soussana et al 2010), mais les résultats récents mettent en évidence unetrès grande variabilité de ce stockage de carbone, liée non seulement au type de végétation et auxconditions pédologiques, mais aussi, entre autres, au type d’exploitation par les animaux et auxaléas climatiques (Klumpp et al 2011). Le réchauffement climatique est actuellement considéré par les médias et les décideurs politiquescomme l’urgence en termes de protection de notre environnement. Cela ne doit pas faireoublier qu’il est nécessaire de prendre en compte simultanément l’épuisement de certaines ressourcescomme l’énergie fossile et les phosphates, la raréfaction des réserves en eau, la compétitionpour les surfaces agricoles, et la pollution de l’air, des sols et de l’eau par différentes moléculesminérales et organiques. L’analyse des impacts environnementaux, en tant que composantede la durabilité des systèmes d’élevage, doit donc être multifactorielle et prendre également encompte les services environnementaux et sociétaux de l’élevage, une activité qui fait vivre plusd’un milliard d’habitants de notre planète.

A la question «Qui de l’oeuf ou de la poule est né le premier ?» Silésius répondait «l’oeuf est dans la poule et la poule dans l’oeuf» soulignant sa dualité, le passage du deux en un. Dans l’imagerie populaire, l’oeuf reflète le tout et son contraire, fragilité, protection, épargne, abondance (être «plein comme un oeuf»), richesse («avoir pondu ses oeufs»), éternité (le Phénix est né de l’oeuf) mais aussi mort et destruction («casser ses oeufs» se dit d’une fausse couche). Dans la mythologie de nombreuses civilisations, l’oeuf est le symbole de la naissance du monde (Apollon, le dieu grec de la lumière est né de l’oeuf). L’oeuf décoré apparu 3000 ans avant J.-C. en Ukraine fête, au printemps, le retour de la fécondité de la nature ; l’oeuf de Pâques la résurrection du Christ. L’oeuf est un tout à condition d’en sortir ! Fragile cependant car selon La Fontaine briser l’oeuf de la poule aux oeufs d’or (par curiosité) rompt l’effet magique (Auer et Streff 1999). Pour l’Homme, l’oeuf séduit pour sa valeur nutritionnelle, sa diversité d’utilisation en cuisine et son prix modique. Il en existe une grande diversité, de l’oeuf de Colibri (0,5 g) à l’oeuf de l’Aepyornis (8 litres soit l’équivalent de 150 oeufs), un oiseau de Madagascar (500 kg) disparu au 18ème siècle. Mais l’Homme ne consomme que l’oeuf de caille, de poule ou de cane. L’ère moderne a considérablement intensifié la production de ces deux dernières espèces car les poules saisonnées, qui étaient élevées avec soin par la fermière, ont plus que doublé leur production en 60 ans (de 120 oeufs par an dans les années 50 à plus de 300 aujourd’hui). Cette révolution technique résulte des efforts conjugués de la sélection génétique, d’une alimentation raisonnée répondant aux besoins nutritionnels, d’une évolution du système de production (apparition des cages) et d’une meilleure connaissance de la pathologie aviaire. Qu’en est-il du contrôle de la qualité nutritionnelle, organoleptique, technologique et hygiénique de l’oeuf ? L’oeuf est la plus large cellule reproductrice en biologie animale. Il assure dans un milieu externe le développement et la protection d’un embryon dans une enceinte fermée matérialisée par la coquille. Aussi, une de ses particularités est la diversité de ses constituants, de leur parfait équilibre nutritionnel et leur forte digestibilité, qui assure la croissance d’un être vivant. Ces caractéristiques sont à l’origine de la qualité nutritionnelle exceptionnelle de l’oeuf pour l’Homme. Une autre particularité est la présence d’une protection physique, la coquille mais, aussi d’un système complexe de défenses chimiques. Aussi, ce produit est-il remarquable de par son aptitude à engendrer la vie et pour l’oeuf de table à se conserver. Outre les éléments nutritifs, on y trouve de multiples molécules participant au développement et à la protection de l’embryon (molécules antibactériennes, antivirales, antioxydantes). Certaines d’entre elles, comme par exemple le lysozyme de blanc d’oeuf, sont partiellement valorisées par différents secteurs industriels (agroalimentaire, cosmétique, santé animale/humaine). La révélation récente d’un grand nombre de nouveaux constituants de l’oeuf, suite au séquençage génomique de la poule et au développement de la biologie intégrative, a conforté l’existence d‘activités antimicrobiennes, anti-adhésives, immuno-modulatrices, hypertensives, anticancéreuses, antiinflammatoires ou cryoprotectrices, prometteuses en médecine humaine et devrait à terme enrichir le potentiel d’utilisation de ce produit en agroalimentaire et en santé. L’objet de ce numéro spécial d’INRA Productions Animales est de rassembler les principales informations qui ont contribué au développement économique récent de ce produit, de rappeler les efforts en génétique, élevage et nutrition qui ont assuré des progrès quantitatifs et qualitatifs remarquables de la production et de la qualité des oeufs au cours des trente dernières années. Les poules élevées à l’origine par la femme pour un usage domestique se comptent aujourd’hui par milliers dans les élevages. Quelle sera la durabilité de ce système d’élevage dans un contexte socio-économique européen remettant en cause en 2012 le système éprouvé de production conventionnel d’oeufs en cage pour des cages aménagées ou des systèmes alternatifs avec ou sans parcours ? Notre objectif est d’analyser les facteurs qui contribueront à son maintien, notamment le contrôle de la qualité de l’oeuf. Il est aussi de décrire l’évolution spectaculaire des connaissances sur ce produit liée au développement des techniques à haut débit et des outils d’analyse des séquences moléculaires. Il permettra enfin d’actualiser les atouts de ce produit. Ce numéro est complémentaire d’un ouvrage plus exhaustif sur la production et la qualité de l’oeuf (Nau et al 2010). Le premier article de P. Magdelaine souligne la croissance considérable en 20 ans de la production d’oeufs dans les pays d’Asie et d’Amérique du Sud (× 4 pour la Chine, × 2 en Inde et au Mexique). En revanche, les pays très développés notamment européens à forte consommation (> 150 oeufs/hab) ont stabilisé leur production malgré une évolution importante de la part des ovoproduits mais aussi de leurs systèmes de production. La consommation des protéines animales entre pays est tout aussi hétérogène puisque le ratio protéines de l’oeuf / protéines du lait varie de 0,4 au USA, à 0,9 en France et 2,7 en Chine ! Le doublement de la production mondiale d’oeufs en 20 ans n’a été possible que grâce à des progrès techniques considérables. La sélection génétique a renforcé les gains de productivité (+ 40 oeufs pour une année de production et réduction de l’indice de consommation de 15% en 20 ans !). L’article de C. Beaumont et al décrit cette évolution, la prise en compte croissante de nouveaux critères de qualité technologique, nutritionnelle ou sanitaire. Ces auteurs soulignent les apports des nouvelles technologies, marqueurs moléculaires et cartes génétiques sur les méthodes de sélection. Ils dressent un bilan actualisé des apports et du potentiel de cette évolution récente en sélection. Le séquençage génomique et le développement de la génomique fonctionnelle est aussi à l’origine d’une vraie révolution des connaissances sur les constituants de l’oeuf comme le démontre l’article de J. Gautron et al. Le nombre de protéines identifiées dans l’oeuf a été multiplié par plus de dix fois et devrait dans un avenir proche permettre la caractérisation fonctionnelle de nombreuses molécules. Il donne aussi de nouveaux moyens pour prospecter les mécanismes d’élaboration de ce produit. Un exemple de l’apport de ces nouvelles technologies est illustré par l’article de Y. Nys et al sur les propriétés et la formation de la coquille. Des progrès considérables sur la compréhension de l’élaboration de cette structure minérale sophistiquée ont été réalisés suite à l’identification des constituants organiques de la coquille puis de l’analyse de leur fonction potentielle élucidée grâce à la disponibilité des séquences des gènes et protéines associés. La mise en place de collaborations internationales associant de nombreuses disciplines, (microscopie électronique, biochimie, cristallographie, mécanique des matériaux) a démontré le rôle de ces protéines dans le processus de minéralisation et du contrôle de la texture de la coquille et de ses propriétés mécaniques. Cette progression des connaissances a permis de mieux comprendre l’origine de la dégradation de la solidité de la coquille observée chez les poules en fin d’année de production. La physiologie de la poule est responsable d’évolution importante de la qualité de l’oeuf. Aussi, l’article de A. Travel et al rappelle l’importance d’effets négatifs de l’âge de la poule contre lequel nous disposons de peu de moyens. Cet article résume également les principales données, souvent anciennes, concernant l’influence importante des programmes lumineux ou de la mue pour améliorer la qualité de l’oeuf. Enfin, il souligne l’importance de l’exposition des poules à de hautes températures ambiantes sur leur physiologie et la qualité de l’oeuf. Le troisième facteur indispensable à l’expression du potentiel génétique des poules, et déterminant de la qualité technologique et nutritionnelle de l’oeuf, est la nutrition de la poule. Elle représente plus de 60% du coût de production. L’article de I. Bouvarel et al fait le point sur l’influence de la concentration énergétique de l’aliment, de l’apport en protéines et acides aminés, acides gras et minéraux sur le poids de l’oeuf, la proportion de blanc et de jaune ou sa composition notamment pour obtenir des oeufs enrichis en nutriments d’intérêt en nutrition humaine. Cependant, la préoccupation principale des éleveurs depuis une dizaine d’année est la mise en place en 2012 de nouveaux systèmes de production d’oeufs pour assurer une meilleure prise en compte du bien-être animal. L’article de S. Mallet et al traite de l’impact des systèmes alternatifs sur la qualité hygiénique de l’oeuf. Ces auteurs concluent positivement sur l’introduction de ces nouveaux systèmes pour la qualité hygiénique de l’oeuf une fois que les difficultés associées aux méconnaissances d’un nouveau système de production seront résolues. La qualité sanitaire de l’oeuf est la préoccupation majeure des consommateurs et un accident sanitaire a des conséquences considérables sur la consommation d’oeufs. L’article de F. Baron et S. Jan résume d’une manière exhaustive l’ensemble des éléments déterminants de la qualité microbiologique de l’oeuf et des ovoproduits : mode de contamination, développement des bactéries dans les compartiments de l’oeuf, défenses chimiques du blanc et moyens pour contrôler la contamination des oeufs et des ovoproduits. Le consommateur ne souhaite pas, à juste titre, ingérer d’éventuels contaminants chimiques présents dans ses aliments. L’article de C. Jondreville et al analyse ce risque associé à la consommation des oeufs. Il est exceptionnel de détecter la présence de polluants organiques au seuil toléré par la législation. Les auteurs insistent notamment sur l’importance de contrôler la consommation par les animaux élevés en plein air de sols qui peuvent être une source de contaminants. Une caractéristique de l’évolution de la production d’oeufs est le développement des ovoproduits qui répondent parfaitement à l’usage et à la sécurité sanitaire exigée en restauration collective. L’article de M. Anton et al décrit le processus d’obtention et l’intérêt des fractions d’oeufs du fait de leurs propriétés technologiques (pouvoirs moussant, foisonnant, gélifiant ou émulsifiant). Les différents processus de séparation, de décontamination et de stabilisation sont analysés pour leur effet sur la qualité du produit final. Enfin le dernier article de ce numéro spécial de F. Nau et al se devait d’aborder la principale qualité de l’oeuf qui conditionne son usage : la qualité nutritionnelle de ce produit pour l’Homme. Cet article actualise l’information dans ce domaine et fait le point sur les atouts nutritionnels en tentant de corriger de fausses idées. L’oeuf présente un intérêt nutritionnel du fait de la diversité et l’équilibre de ces constituants pour l’Homme mais mériterait plus d’études pour mieux évaluer son potentiel réel. En conclusion, l’oeuf est la source de protéines animales ayant la meilleure valeur nutritionnelle, la moins chère, facile d’emploi et possédant de nombreuses propriétés techno-fonctionnelles valorisées en cuisine. Dans les pays développés, l’oeuf a souffert jusqu’à aujourd’hui d’une image entachée par plusieurs éléments négatifs aux yeux des consommateurs : sa richesse en cholestérol, le risque sanitaire associé à sa consommation sous forme crue ou son système de production en cage. L’évolution des connaissances sur le risque cardio-vasculaire, les progrès réalisés sur le contrôle sanitaire des Salmonelloses en Europe et la modification radicale des systèmes de production d’oeufs devraient modifier positivement son image. La consommation de protéines de l’oeuf a augmenté de plus de 25% en 20 ans (2,53 g/personne/j vs 4,3 g pour le lait en 2005) et poursuivra sa croissance rapide notamment dans les pays en développementoù sa consommation par habitant reste faible. Cette évolution considérable de la production de ce produit devrait être mieux intégrée dans les formations des écoles spécialisées en productions animales. L’oeuf restera dans l’avenir une des sources de protéines animales dominantes et l’acquisition de connaissances sur la fonction des nombreux constituants récemment mis à jour devait renforcer son intérêt pour la santé de l’Homme. Je ne voudrais pas terminer cette préface sans remercier au nom des auteurs, Jean-Marc Perez, le responsable de la revue INRA Productions Animales, d’avoir pris l'initiative de la publication de ce numéro spécial dédié à l'oeuf et d’avoir amélioré par plusieurs lectures attentives la qualité finale des textes. Je voudrais aussi adresser mes remerciements à sa collaboratrice Danièle Caste pour le soin apporté dans la finition de ce document. Enfin, je n'oublie pas le travail d'évaluation critique des projets d'article par les différents lecteursarbitres que je tiens à remercier ici collectivement. Auer M., Streff J., 1999. Histoires d’oeufs. Idées et Calendes, Neuchatel, Suisse, 261p.Nau F., Guérin-Dubiard C., Baron F., Thapon J.L., 2010. Science et technologie de l’oeuf et des ovoproduits, Editions Tec et Doc Lavoisier, Paris, France, vol 1, 361p., vol 2, 552p.

Résumé Les échantillons destinés à l’étude des algues ont été prélevés par grattage sur différents types de substrats et par expression de macrophytes immergées dans deux sites marécageux situés dans la région Ouest du Cameroun. Les observations au microscope optique ont permis d’observer les organismes encore vivants dans leur déplacement et de noter des détails qui pourraient disparaître du fait de la fixation. Les comptages ont été faits suivant des transects verticaux choisis au hasard sur la lame jusqu’à obtention de 200 individus au moins. Les données floristiques ont été ensuite soumises à une Analyse Factorielle des Correspondances (AFC). Les résultats obtenus montrent que la répartition des espèces dans l’espace semble être contrôlée, principalement, par la pollution organique. La variabilité spatiale de cette pollution organique pourrait être expliquée par la direction privilégiée des polluants organiques due aux courants d’eau, ou par une inégale distribution dans l’espace des différentes espèces de macrophytes. Le mélange des espèces de préférences écologiques différentes dans le même échantillon, de même que la contradiction entre l’écologie de certaines espèces connues de la littérature et celle déduite des paramètres chimiques mesurés, pourraient être attribués à la variabilité à courte échelle de temps des conditions physico-chimiques, en relation avec les caractéristiques du climat local.

Des campagnes de terrain ont été menées en automne 2006 dans la portion sud-ouest du lac Saint-Pierre en vue de déterminer la concentration des contaminants dans les sédiments sommitaux (entre 0-50 cm) et de fond (>50 cm) des carottes prélevées. Ces campagnes de forages ont été menées sous la direction d’une équipe d’experts du ministère de la Défense nationale (MDN). La zone à l’étude fait partie de l’ancienne zone de tir (zone CYR 606) du Centre d’essais et d’expérimentation en munitions des Forces armées canadiennes. Elle présente des risques environnementaux en raison de la présence de munitions non explosées (UXO) dans les sédiments. Cette zone a aussi été identifiée comme une zone affectée par divers contaminants, dont des éléments métalliques (EM) et des polluants organiques. Les analyses effectuées dans la portion sud-ouest du lac Saint-Pierre indiquent que les concentrations des EM et autres contaminants (BPC, HAP) dans les sédiments sont relativement faibles sur l’ensemble des sites d’échantillonnage. Ce sont surtout l’arsenic et le chrome qui affichent les plus fortes concentrations, dépassant le seuil des concentrations d’effets occasionnels (CEO) et le seuil des concentrations produisant un effet (CSE), tels que définis par les critères pour l’évaluation de la qualité des sédiments élaborés conjointement par le fédéral et le provincial. Sur le plan granulométrique, ce sont surtout les sables loameux ou les loams sableux qui constituent les matrices dominantes. En comparant avec les travaux antérieurs réalisés dans cette portion du lac Saint-Pierre, la contamination des sédiments serait moins importante que par le passé, ce qui présume à une amélioration de la qualité de l’eau et des sédiments depuis les premières analyses effectuées au cours des années 1976-1986. À la lumière des résultats obtenus, cette partie du bassin n’apparaît pas comme un secteur problématique pour la contamination des sédiments par les éléments métalliques (EM), les biphényles polychlorés (BPC) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).

Les atmosphères intérieures se révèlent très riches en composés organiques volatils (COV). Ces substances forment un « cocktail à risque » dont la composition et les effets sur la santé restent encore méconnu. Cette complexité rend difficile l’identification et la quantification des sources intérieures sur la qualité de l’air. Cette thèse a pour but d’établir des relations qualitatives et quantitatives entre les sources intérieures de COV et les teneurs observées dans des logements français. Le premier axe de travail porte sur le développement de la mesure passive pour déterminer les taux d’émission en formaldéhyde (FA) et en acétaldéhyde des matériaux. Ce préleveur a été validé en laboratoire, puis utilisé in-situ, dans une campagne de mesures réalisée dans des chambres étudiantes. Ce diagnostic sur site montre que le mobilier et les matériaux du bâti de la pièce contribuent à part égale à la concentration intérieure en FA. L’augmentation des émissions est clairement influencée par l’élévation de la température. Un modèle d’équilibre des masses basé sur les taux d’émission mesurés a conduit à une prédiction satisfaisante des concentrations en FA dans les 24 lieux échantillonnés. Le second axe porte sur l’analyse des profils chimiques de 60 logements. A partir d’un « screening » des COV ; des classes homogènes de profils chimiques associés aux logements ont pu être établies. Des hypothèses sur les sources potentielles de ces composés ont été formulées et examinées sur la base des données de la littérature, des questionnaires descriptifs des logements et des émissions de matériaux et produits présents en environnement intérieur
Indoor atmospheres appear very rich in volatile organic compounds (VOC). These substances form a “dangerous mix” whose composition and effects on health remain still unknown. This complexity makes difficult the identification and the quantification of indoor sources on the indoor air quality. The purpose of this thesis is to establish qualitative and quantitative relationship between VOC indoor sources and the concentrations observed in French dwellings. The first axis of this work deals with the development of passive measurement to determine the formaldehyde (FA) and acetaldehyde emission rates of materials. This sampler was validated in laboratory, then used in-situ, in a batch of measurements carried out in student rooms. This diagnosis on site shows that the furniture and the building materials contribute equally to the indoor concentration in FA. The increase of the emissions is clearly influenced by the rise in the temperature. A balance mass model based on the measured emission rates led to a satisfying prediction of the FA concentrations in the 24 sampled rooms. The second axis deals with the analysis of the chemical profiles of 60 residences. From a “screening” of the VOC; homogeneous classes of chemical profiles associated with the dwellings could be established. Assumptions on the potential sources of these compounds were formulated and examined on the basis of the bibliography, the descriptive questionnaires of the dwellings and the emissions of materials and products present in indoor environment

La pollution de l'environnement par de multiples composés organiques en lien avec les activités humaines est un problème récurrent. Des compartiments environnementaux font l'objet de surveillance continue comme les eaux de surface et d'alimentation humaine et l'air extérieur et intérieur. En revanche, les sols agricoles ne sont contrôlés que dans le cadre de l'épandage d'amendements organiques susceptibles de contenir des hydrocarbures aromatiques polycycliques et des polychlorobiphényles. Des travaux de recherche sont réalisés depuis plusieurs années pour évaluer le devenir des polluants organiques dans les sols agricoles en utilisant des méthodes d'analyse de plus en plus performantes et sensibles grâce à l'essor des couplages de chromatographie en phase gazeuse ou liquide avec des spectromètres de masse quadripolaires à basse résolution. Toutefois, les diverses méthodes développées ne permettent d'analyser que quelques dizaines de molécules organiques. Aussi, la surveillance de matrices environnementales nécessite de faire des choix et ne permet pas d'avoir une vision très large des divers polluants organiques présents.L'objectif des travaux de cette thèse est de proposer une stratégie méthodologique afin d'approcher la composition organique des sols par un criblage ciblé et non ciblé. Le développement méthodologique réalisé en analyse non ciblée peut contribuer à la réflexion sur les modalités du suivi de la qualité des sols en France. L'analyse non ciblée peut permettre d'orienter l'analyse ciblée vers une sélection de composés organiques d'intérêt et de mettre en évidence des marqueurs environnementaux.Le rapport de thèse comporte le développement de méthodes d'analyse dans les sols d'une sélection de produits phytopharmaceutiques, de médicaments et d'hormones extraits à l'aide de l'extraction liquide sous pression (PLE) et du dosage par la chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse quadripolaire à haute résolution et à temps de vol (LC-QTOF-MS). La méthode d'analyse ciblée a été validée pour les produits phytopharmaceutiques dans les sols et appliquée à une sélection de 40 sols agricoles français de la région Centre - Val de Loire. Des analyses non ciblées ont également été réalisées pour ces 40 sols par LC-QTOF-MS après deux extractions PLE, l'une à l'acétonitrile et l'autre à l'eau ultrapure. Chaque extrait de sol a été injecté de manière séquentielle en ionisation positive puis négative selon deux paramétrages en masse, l'un en Full scan MS et bbCID MS (suspect screening) et l'autre en Full scan MS et auto MS/MS (non-target screening ou NTS). Le jeu de données final est alors très conséquent avec 8 données différentes pour chaque échantillon de sol dont 4 exploitables en mode suspect et 4 autres en mode NTS. L'analyse non ciblée en mode suspect a permis de détecter et d'identifier 825 composés organiques à l'aide de la base de données TargetScreener adossée au LC-QTOF-MS. Un classement de ces composés selon la valeur de critères de qualité d'identification a pu être établi et a permis une priorisation d'étude de quelques dizaines de composés d'intérêt. L'analyse non ciblée en mode NTS a été exploitée pour les extraits « acétonitrile » ionisés en positif et négatif à l'aide du logiciel chimiométrique Metaboscape utilisant de multiples bases de données indépendantes de l'outil d'analyse. L'identification a pu être confirmée ou renforcée en mode NTS pour des composés organiques déjà identifiés en mode suspect. La répartition des 40 sols en groupes d'échantillons d'usage agricole homogène a permis de mettre en évidence la présence de produits phytopharmaceutiques exclusivement dans un groupe constituant ainsi un marqueur de groupe d'échantillons. Les travaux de la thèse ouvrent sur de nombreuses perspectives d'exploitation des données d'analyse non ciblée obtenues pour les 40 sols, d'études sur la qualité des sols français et de pharmacovigilance des sols représentatifs du territoire national français
The environmental pollution by multiple organic compounds linked to human activities is a recurring problem. Environmental compartments are subject to continuous monitoring such as surface and human supply waters and outdoor and indoor air. On the other hand, agricultural soils are only controlled in the case of the spreading of organic amendments, which could contain polyaromatic hydrocarbons and polychlorobiphenyls. Research work has been carried out for several years to assess the fate of organic pollutants in agricultural soils using more efficient and sensitive analysis methods increases to the development of quadrupole mass spectrometry coupled with gas or liquid chromatography. Nevertheless, many methods are used only to a selection of a few dozen organic molecules. In addition, the possible implementation of monitoring of organic pollutants in environmental matrices requires making choices and does not allow having a very broad knowledge about all the organic pollutants.The objective of this work is to propose a methodological strategy in order to approach the organic composition of soils by target and non-target screening analysis. The methodological development, carried out in non-target analysis, can contribute to the reflection of monitoring the quality of soils. Non-target analysis can make it possible to direct the target analysis towards a selection of organic compounds of interest and to determine environmental markers.The thesis report includes the development of target analysis methods in soils on a selection of pesticides, drugs and hormones extracted by pressurized-liquid extraction (PLE) and analysed by liquid chromatography coupled with a high-resolution time-of-flight quadrupole mass spectrometer (LC-QTOF-MS). The target analysis method has been validated for pesticides in agricultural soils, and applied to a selection of forty French agricultural soils from Centre-Val de Loire region. Non-target analyses were carried out too for these 40 soils by LC-QTOF-MS after two different PLE extractions, one with acetonitrile and the other with ultrapure water. Each soil extract was injected sequentially in positive, then negative ionization according to two mass settings, one in Full scan MS and bbCID MS (suspect screening) and the other one in Full scan MS and auto MS/MS (non-target screening or NTS). The final dataset is then very substantial with 8 different data for each soil sample, of which 4 used in suspect mode and 4 in NTS mode. 825 organic compounds were detected and identified by suspect screening analysis using the TargetScreener database backed by the LC-QTOF-MS. A classification of these compounds according to the value of identification quality criteria could be established and allowed a prioritization of the study of a few dozen compounds of interest. The non-target screening analysis was carried out for the « acetonitrile » soil extracts ionized by positive and negative modes using the Metaboscape chemometric software and by querying multiple databases independent of the analysis tool. The identification could be confirmed or reinforced in NTS mode for organic compounds already identified in suspect mode.The distribution of the 40 soils in groups of homogeneous agricultural use made it possible to highlight the presence of organic compounds exclusively in one group, thus constituting a sample group marker. The work of the thesis opens up many perspectives for the exploitation of non-target analysis data obtained for the 40 French agricultural soils, studies on the quality of French soils and pharmacovigilance of representative soils of the French national territory

Afin de completer un protocole de fractionnement de la micropollution organique, le developpement d'une methodologie d'analyse d'acides organiques a l'etat de traces dans les eaux a ete effectue. Une approche bibliographique a permis d'une part d'etudier les composes susceptibles de se trouver dans les eaux de surface et les eaux potables et d'autre part d'orienter le choix d'une methodologie. Les composes ont ete preconcentres sur polymere de styrene divinylbenzene en serie avec une resine echangeuse d'anions. Le volume d'echantillon extrait est de 600 ml. Une derivation au bf#3/methanol des acides presents dans le solvant d'elution a permis leur analyse par couplage cpg/sm. Les limites de detection obtenues pour des eaux naturelles sont inferieures a 100 ng/l, avec une repetabilite de 7%. La methodologie mise au point a ensuite ete appliquee a l'analyse d'echantillons d'eau de charges minerale et organique variees. Ce protocole peut en outre etre utilise pour la recherche specifique d'acides organiques tels des acides phenoxyalcanoiques (herbicides) ou des acides chloroacetiques (sous-produits de chloration des eaux).

Cette étude a été menée pour mettre en évidence le rôle des interactions non-réactives entre ions et molécules organiques dans le mécanisme primaire d‘adsorption que constitue la physisorption. Les conditions choisies permettent cependant de grossièrement imiter certaines situations environnementales où les suspensions de silice (typiquement des grains de sable) peuvent échanger des polluants adsorbés avec des eaux interstitielles (dans le sol) ou au sein d’une nappe d’eau. Les expériences ont été faites sur des suspensions de silice avec des solutions de carbofuran et de nitrate de plomb, puis de naphtalène et de nitrate de plomb et enfin de naphtalène et de carbofuran. De façon générale, la présence d’un des composants favorise l’adsorption de l’autre et réciproquement. Cependant, la présence d’eau d’hydratation à la surface de la silice conduit à des effets modulés: les molécules organiques ont une affinité beaucoup moins grande. Avec cette interface qu’avec l’interface eau/air. Quand une deuxième molécule organique, i. E. Le carbofuran est ajoutée au mélange naphtalène-nitrate de plomb, il semble que la couche du naphtalène ne soit pas fortement modifiée, ni dans sa position, ni dans la quantité contenue, mais l’adsorption du carbofuran est augmentée et l'adsorption ionique fortement augmentée. Une application! sommaire des idées fondamentales du modèle de Wagner-Onsager-Samaras montre que les effets électrostatiques (i. E. De constantes diélectriques) sont responsables de cette adsorption ionique forte, mais la structure de la double couche organique sous-jacente joue un rôle majeur pour obtenir ce résultat
This study was aimed at evidencing the role of non-reactive interactions between ions and organic molecules in the primary adsorption mechanism, constituted by physi-sorption. The chosen conditions allow one, however, to roughly simulate some environniental situations where silica suspensions, e. G. Grains of sand, can exchange adsorbed pollutants with interstitial waters in sous or within a water sheet. Experiments were made on silica suspensions with, at first, lead nitrate and carbofuran solutions, then lead nitrate and naphthalene solutions and finally naphthalene and carbofuransolutions. One should note that the adsorption of one of the components is usually favoured by the presence of the other one and conversely. However, the water lying at the silica surface leads to non-straightforward effects: organic molecules have a far much lower affinity with this interface than with the water/air interface. Addition of a second organic molecule, i. E. Carbofuran, to the lead nitrate-naphthalene mixture apparently induced no drastic change in the position or richness of the naphthalene layer; on the other hand, carbofuran adsorption was greater than previously, and ionic adsorption was strongly enhanced. A rough application of the fundamental ideas developed in the Wagner-Onsager-Samaras model to these interfaces showed that electrostatic effects are responsible for this greater ionic adsorption and suggested that the structure of the inner organic double layer plays a major role in this result

Les composés organiques volatils (COV) jouent un rôle majeur au sein du système atmosphérique en tant que précurseurs d’ozone troposphérique et d’aérosols organiques (AO) secondaires. En région méditerranéenne, les concentrations en polluants particulaires et gazeux sont généralement plus élevées que dans la plupart des régions d’Europe continentale, en particulier en période estivale. Cependant, la pollution de l’air dans cette région reste difficile à caractériser en raison d’un manque de mesures atmosphériques. Cette thèse permet de mieux comprendre les sources et le devenir des COV en région méditerranéenne orientale. Lors de la campagne de mesure intensive de Mars 2015 réalisée sur un site de fond chypriote, des mesures en continu d’un grand nombre de COV ont permis d’évaluer leurs teneurs, de mieux comprendre leurs principales sources dans la région et de décrire leurs variabilités et leurs origines potentielles. Une analyse factorielle a montré que les sources biogéniques et la pollution de fond régionale étaient les plus importants contributeurs aux concentrations en COV observées sur ce site. Bénéficiant de mesures d’AO en continu, un parallèle entre la composition en aérosol organique et la phase gazeuse a été réalisé. Les interactions des COV biogéniques avec des composés anthropiques peuvent influencer la formation et la croissance de nouvelles particules, induisant un renforcement de la fraction d’AO secondaire. Finalement, des mesures en continu de COV primaires ont été effectuées de Janvier 2015 à Février 2016 afin de mieux caractériser la variation saisonnière des COV et de leurs sources affectant la région méditerranéenne orientale
Volatile organic compounds (VOCs) play a key role within the atmospheric system acting as precursors of ozone and secondary organic aerosols (OA). In the Mediterranean region, particulate and gaseous concentrations are usually higher than in most continental European regions especially during summertime. However, air pollution in this region remains difficult to characterize because of a lack of atmospheric measurements. This thesis provides a better understanding of the sources and fate of VOCs in the Eastern Mediterranean region. During the intensive field campaign held in March 2015 at a background site of Cyprus, real-time measurements of a large number of VOCs have been performed, allowing the evaluation of their concentration levels in ambient air, improving the understanding of their major sources in the area, and describing their variabilities and their potential origins. A factorial analysis (PMF) showed that the local biogenic sources and the regional background were found to be the largest contributors to the VOC concentrations observed at this site. Benefiting from real-time OA measurements, a parallel between organic aerosol and gas phase composition was conducted. Biogenic VOC interactions with anthropogenic compounds can influence formation and growth of newly particles, inducing a reinforcement of secondary OA fraction. Finally, on-line measurements of primary VOCs were performed from January 2015 to February 2016 to provide a better characterization of the seasonal variation in VOCs and their sources impacting the Eastern Mediterranean region

Les composés organiques volatils (COV) jouent un rôle majeur au sein du système atmosphérique en tant que précurseurs d’ozone troposphérique et d’aérosols organiques (AO) secondaires. En région méditerranéenne, les concentrations en polluants particulaires et gazeux sont généralement plus élevées que dans la plupart des régions d’Europe continentale, en particulier en période estivale. Cependant, la pollution de l’air dans cette région reste difficile à caractériser en raison d’un manque de mesures atmosphériques. Cette thèse permet de mieux comprendre les sources et le devenir des COV en région méditerranéenne orientale. Lors de la campagne de mesure intensive de Mars 2015 réalisée sur un site de fond chypriote, des mesures en continu d’un grand nombre de COV ont permis d’évaluer leurs teneurs, de mieux comprendre leurs principales sources dans la région et de décrire leurs variabilités et leurs origines potentielles. Une analyse factorielle a montré que les sources biogéniques et la pollution de fond régionale étaient les plus importants contributeurs aux concentrations en COV observées sur ce site. Bénéficiant de mesures d’AO en continu, un parallèle entre la composition en aérosol organique et la phase gazeuse a été réalisé. Les interactions des COV biogéniques avec des composés anthropiques peuvent influencer la formation et la croissance de nouvelles particules, induisant un renforcement de la fraction d’AO secondaire. Finalement, des mesures en continu de COV primaires ont été effectuées de Janvier 2015 à Février 2016 afin de mieux caractériser la variation saisonnière des COV et de leurs sources affectant la région méditerranéenne orientale
Volatile organic compounds (VOCs) play a key role within the atmospheric system acting as precursors of ozone and secondary organic aerosols (OA). In the Mediterranean region, particulate and gaseous concentrations are usually higher than in most continental European regions especially during summertime. However, air pollution in this region remains difficult to characterize because of a lack of atmospheric measurements. This thesis provides a better understanding of the sources and fate of VOCs in the Eastern Mediterranean region. During the intensive field campaign held in March 2015 at a background site of Cyprus, real-time measurements of a large number of VOCs have been performed, allowing the evaluation of their concentration levels in ambient air, improving the understanding of their major sources in the area, and describing their variabilities and their potential origins. A factorial analysis (PMF) showed that the local biogenic sources and the regional background were found to be the largest contributors to the VOC concentrations observed at this site. Benefiting from real-time OA measurements, a parallel between organic aerosol and gas phase composition was conducted. Biogenic VOC interactions with anthropogenic compounds can influence formation and growth of newly particles, inducing a reinforcement of secondary OA fraction. Finally, on-line measurements of primary VOCs were performed from January 2015 to February 2016 to provide a better characterization of the seasonal variation in VOCs and their sources impacting the Eastern Mediterranean region

Le travail de cette thèse a consisté à développer des microbiocapteurs de type ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) et conductimétrique en utilisant l'enzyme tyrosinase pour la détection de pesticides dans l'eau. Ces deux types de capteurs ont été mis au point à l'Institut International de Formation de Science en Matériaux (ITIMS), Viet Nam. En particulier, les étapes de diffusion de dopants ont été réalisées par la technique Spin On Glass (SOG). La biofonctionnalisation de ces capteurs a été réalisée par immobilisation de l'enzyme tyrosinase avec de la bovine sérum albumine (BSA) en présence de vapeur de glutaraldéhyde. Le temps de contact avec le glutaraldéhyde, la charge en enzyme, le pH, la nature du substrat, le temps pour chaque mesureont été optimisé afin d'obtenir les meilleurs caractéristiques analytiques possibles. Ces capteurs nous ont permis de détecter en phase aqueuse des dérivés phénoliques ainsi que des pesticides de type diuron et atrazine. La limite de détection est de 2,15 ppb pour l'atrazine et 2,33 ppb pour le diuron, le temps de réponse est de 1 à 5 minutes, l'activité enzymatique reste de 90 % après 23 jours dans un tampon à 4ʿC et la dérive est de 5 %

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

Les activités anthropiques génèrent une contamination à de faibles doses des boues de station d'épuration par des micropolluants organiques persistants tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les polychlorobiphényles et le nonylphénol. Cette étude porte sur la détermination de l'influence des microorganismes au cours de la méthanisation sur le devenir de ces trois familles de micropolluants. Un protocole spécifique a été mis au point pour extraire des microorganismes de leur écosystème d'origine tout en conservant la singularité structurelle et fonctionnelle des communautés. Trois communautés, au passif de pollution différent, ont ainsi été soumises à la même pression de sélection (substrat et disponibilité en micropolluant) dans des bioréacteurs continus de méthanisation. Ces trois écosystèmes se sont alors distingués parfaitement via les caractéristiques de leurs communautés et la réalisation de fonctions diverses de digestion. Or, la dégradation des micropolluants a convergé dans ces 3 systèmes, démontrant l'absence de lien direct entre méthanogenèse et dégradation de ces molécules et une absence de spécialisation des communautés pour cette dégradation. En outre, il a été observé que la répartition des micropolluants au sein de la boue est influencée par les voies métaboliques des communautés. Plus le degré de digestion est avancé, plus les micropolluants sont abondants dans le compartiment aqueux et sorbés à la matière dissoute et colloïdale. Des fonctions, spécifiques de la dégradation des micropolluants, ont été étudiées (i) en suivant l'assimilation de phénanthrène marqué au 13C en culture batch, source principale de carbone, ce qui n'a pas permis d'observer sa minéralisation et (ii) en recherchant la présence de gènes fonctionnels ce qui n'a pas permis la détection des fonctions ciblée. Des activités œstrogéniques, androgéniques, dioxin-like et HAP-like, l'activité HAP-like est la plus exprimée dans les réacteurs à l'équilibre. Le degré de digestion, via une modification de la répartition des HAP, explique l'augmentation de l'activité HAP-like dans le compartiment aqueux des boues les plus digérées (et sa diminution dans le compartiment particulaire). L'activité HAP-like n'est pas entièrement expliquée par le dosage des HAP, ce qui suggère la présence d'intermédiaires métaboliques ayant une activité biologique et dont la nature différerait suivant le métabolisme exprimé par les communautés microbiennes
Due to anthropogenic activity the sludge of wastewater treatment plants are contaminated by organic micropollutants like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), polychlorinated biphenyls and nonylphenol. This study focuses on the influence of microbial communities on the fate of these three micropollutant families during the anaerobic digestion process. A specific protocol was developed to extract microorganisms from their native ecosystem while maintaining their structural and functional singularity. Three communities, with different pollution history, were thus extracted and subjected to the same selection pressure (availability of substrate and micropollutant) in continuous anaerobic digesters. These three ecosystems can be perfectly identified through the characteristics of their microbial communities and their global metabolism. However, our results show also that the degradation of micropollutant converged in these 3 systems, demonstrating no direct link between methanogenesis and micropollutant degradation and no specialization of the microbial communities toward this degradation. In addition, the distribution of micropollutants in sludge is influenced by the metabolic pathways of those communities. The more the digestion is advanced, the greater the micropollutants are abundant in the aqueous compartment and adsorbed to the dissolved and colloidal matter. Specific functions for micropollutant degradation were studied (i) by following the 13C-labeled phenanthrene assimilation as main carbon source, which did not allow observing its mineralization and (ii) by exploring the presence of functional genes, which did not allow the detection of the targeted functions. Among the estrogenic, androgenic, dioxin-like and PAH-like activities, PAH-like activity is more expressed in all reactors at the steady state. The different degrees of digestion, through a change in PAH distribution, explain the increase in PAH-like activity in the aqueous compartment of the most digested sludge (and its decrease in the particulate compartment). PAH-like activity is not fully explained by PAH quantification, suggesting the presence of by-products with biological activity and which could be different depending on the metabolic pathway of the microbial communities

L'analyse chimique de contaminants organiques dans l'environnement est un processus généralement laborieux et coûteux en raison de la complexité des échantillons et de la diversité des produits ciblés. L'utilisation d'une méthode de criblage biologique est un moyen de satisfaire aux critères de sensibilité et de rapidité exigés par l'analyse environnementale. Nous avons validé une telle approche à travers l'étude de deux classes majeures de contaminants organiques, les hépatotoxines de cyanobactéries et les xéno-oestrogènes. Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques se développant de façon massive dans les plans d'eau et produisant des métabolites secondaires neurotoxiques ou hépatotoxiques (en particullier les microcystines). L'utilisation de la spectrométrie de masse en tandem et la construction d'une nomenclature spécifique à la fragmentation des microcystines, nous ont permis de déterminer rapidement les structures de ces toxines, et de démontrer l'applicabilité d'un test d'inhibition de la protéine phosphatase 2A au suivi environnemental des microcystines. Les xéno-oestrogènes sont des molécules capables de mimer l'action des oestrogènes. Souvent persistantes dans l'environnement, ces substances présentent des structures très variées et sont complexes à déterminer. Nous avons étudié un test à gène reporteur chez la levure (Saccharomyces cerevisiae) et validé les résultats par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse, et par confrontation à un test à gène reporteur sur cellules de mammifères. Ces techniques ont permis d'étudier le devenir du 4-nonylphénol dans un écosytème aquatique reconstitué (mésocosme). Afin d'améliorer l'efficacité du processus analytique, un nouveau type de support d'extraction liquide-solide basé sur l'affinité au récepteur aux oestrogènes a été développé. Ces travaux mettent en exergue l'importance de la pluridisciplinarité en analyse environnementale, et notamment l'apport significatif de la combinaison des méthodes de détermination physico-chimiques et biologiques dans ce domaine.

Depuis les débuts de l’agriculture, un des grands défis des systèmes agricoles a été d’assurer l’équilibre alimentaire de populations en expansion constante, quels que soient les moyens de production et les retombées nuisibles pour l’environnement. Cette surexploitation des ressources naturelles a entraîné une diminution de la qualité et de la fertilité des sols de culture. Ainsi, pour contrer l’épuisement d’éléments nutritifs et la détérioration de la structure du sol, des apports d’éléments minéraux et matières organiques se révélaient nécessaires. L’utilisation importante des engrais minéraux au cours du XXe siècle a laissé place aujourd’hui à l’emploi de matières fertilisantes d’origine résiduaire (Mafor), majoritairement des fumiers d’élevage. Bien que l’incorporation de ces fertilisants ait contribué au développement des cultures, en améliorant notablement le rendement et la qualité de la production, l’usage excessif d’engrais a eu comme conséquence la dégradation et la contamination des sols et des eaux. Dès 2012, une réflexion a été engagée en France sur une utilisation raisonnée des Mafor en agriculture, nourrie par une expertise scientifique collective sur ses effets agronomiques et environnementaux, et sur les contraintes économiques et sociales qui en découlent. Cette problématique n’est pas nouvelle. Les indices archéologiques montrent que la préoccupation de corriger les déséquilibres nutritionnels du sol remonte à des époques très anciennes. Les traces de pratiques d’amendement des parcelles cultivées sont déjà perceptibles pour des champs fossiles du Néolithique moyen. Diverses méthodologies ont été utilisées pour identifier l’apport de fumier dès les débuts de l’agriculture et durant les millénaires suivants : tessons erratiques de céramique, analyse de biomarqueurs d’anciens sols arables, identification de signatures de matières fécales dans les sols. Plus particulièrement, au sein des disciplines de l’archéobotanique (étude des restes archéologiques de plantes) ont été mises en oeuvre différentes techniques pour identifier des indices probants des stratégies développées par les agriculteurs du passé pour faire front au défi du maintien et de la bonification des sols.