L’huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d’autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte – agent pathogène – environnement, favorisant l’affaiblissement des mécanismes de défense de l’hôte, et par conséquent, l’apparition et/ou l’augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d’une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d’activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d’ 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l’huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d’exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l’existence de deux types d’activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l’activité des PO contre deux souches pathogènes de l’huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l’ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes. / The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries.

La pollution des sols par l’Arsenic (As) est une préoccupation environnementale grandissante dans plusieurs pays du monde : États-Unis, Canada, Mexique, Chine, Vietnam et France. L’émergence des techniques écologiques dites « phytoremédiation » constitue à l’heure actuelle une des solutions aux problématiques de décontamination des sols pollués par l’As. Aussi, elle permet de rallier le respect de l’état écologique des sites d’une part et le coût financier de traitement d’autre part. Pour cela, l’appréhension des interactions entre le végétal et l’As à l’interface racine-sol est nécessaire afin d’accélerer la mise en place de la phytoremédiation et de tester son efficacité. D’où l’objectif général de ce travail est d’étudier l’effet de quatres espèces végétales Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Lotus corniculatus et Plantago lanceolata sur la mobilité de l’As dans un sol à contamination géochimique en As (2000 mg kg-1). Notre étude a permis au départ de comparer et de caractériser la tolérance et la capacité accumulatrice des espèces séléctionnées à l’égard de l’As en milieu de culture et en sol contaminé chimiquement par l’As. Ensuite, l’étude de la mobilisation de l’As dans la rhizosphère a été réalisée par deux approches d’étude complémentaires : l’approche « rhizopot-rhizons » et l’approche « tapis racinaire ». L’approche « rhizopot-rhizons » nous a permis d’identifier d’intéressantes corrélations entre l’As et les paramètres suivis (NO3-, SO42- , Ca, Mg, P, pH, COD) tout au long de la période de croissance. Nous avons identifié et caractérisé plusieurs processus ifluençant la mobilisation de l’As dans la rhizosphère (alcalinisation/acidification, compétition anionique…). L’avantage de l’approche « rhizopot-rhizons » réside dans le fait que les plantes se sont développées sans prétraitement du substrat de croissance (contamination artificielle, ajout de solutions nutritives…). Par ailleurs, l’approche « tapis racinaire » a permis d’identifier quelques anions organiques dans les racines de P. lanceolata et de mettre en évidence le rôle du Phosphore dans la mobilisation de l’As dans la rhizosphère. Elle permet d’amplifier l’effet du système racinaire sur la mobilité de l’As dans le sol d’une part, et de récupérer entièrement le système racinaire tout en limitant les artefacts liés à la contamination des racines par le sol d’autre part. / The pollution of soils with Arsenic (As) is an increasing environmental concerns in several countries in the world: USA, Canada, Mexico, China, Vietnam and France. Recently, the emergence of green technologies sush as “phytoremediation” is considered an attractive soil remediation strategy due to its low cost and soil preservation. For this reason, the understanding of interactions between plants and As at the soil-root interface is necessary in order to accelerate phytoremediation implementation and to test its effectiveness. Hence the aim of this work was to study the effect of four plant species Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Plantago lanceolata and Lotus corniculatus on As mobility in a natural As contaminated soil (up to 2000 mg kg-1). First, we compared and characterized the tolerance behaviour of the four selected species to As and their accumulation capacity in hydroponic and in natural soil conditions. Then, the study of As mobilization in the rhizosphere was conducted by using two approaches "rhizopot-rhizons” and "root mat”. We identified by the “rhizopot-rhizons” approach, some interesting correlations between As and the monitored parameters (NO3-, SO42-, Ca, Mg, P, pH, COD) over the vegetative growing period. We observed several processes affecting As mobilization in the rhizosphere (alkalization / acidification, anionic competition ...). The advantage of this approach is that the plants have grown normally without growth substrate pretreatment (artificial contamination, addition of nutrient solutions ...).Whereas, the "root mat" approach allowed the identification of some organic anions in the root system of P. lanceolata and highlighted the role of phosphorus on As mobilization due mainly toto the easy roots collection at the end of experiment.

Les intégrons sont des plateformes génétiques bactériennes de capture et d'expression de gènes. Les intégrons cliniques sont les principaux responsables de la forte augmentation récente des bactéries multirésistantes aux antibiotiques. Cependant, dans l’environnement, ils ne représentent qu’une part minime de l’importante diversité des intégrons. Ainsi, les objectifs de cette thèse étaient (i) d’évaluer l’étendue de la diversité des intégrons dans l’environnement, (ii) de comprendre les phénomènes responsables de la structuration du pool d’intégrons dans le compartiment sédimentaire d’un milieu estuarien anthropisé et (iii) de rechercher l’existence potentielle d’intégrons indicateurs du niveau de contamination chimique.Le suivi des intégrons de classes 1, 2 et 3 et des populations d’E. coli dans des sédiments du bassin versant de la Risle impactés par des sources de contamination fécale bien caractérisées ont montré qu’en étiage, les souches d’E. coli d’origine humaine se disséminaient sur de courtes distances. Les intégrons de classe 1 se disséminent sur des distances un peu plus importantes et se maintiennent dans les 12 premiers centimètres du compartiment sédimentaire au moins.Une méthode a été développée permettant, pour la première fois, l’analyse de la diversité des intégrons via séquençage haut-débit. L’application de cette méthode sur une carotte sédimentaire de 4,8 m de profondeur prélevée dans l’estuaire fluvial de la Seine a permis de mettre en évidence plusieurs milliers de classes d’intégrons dont de nombreuses intégrases encore jamais répertoriées. La diversité des intégrons chute fortement avec la profondeur. Les intégrons de classe 1, majoritaires dans les sédiments de surface, ont une abondance qui chute fortement avec la profondeur cependant ils répondent plutôt positivement à la contamination chimique renforçant l’idée de leur utilisation comme proxy de pollutions anthropiques récentes. Trois classes d’intégrons dominent dans la vase consolidée représentant 38% des séquences obtenues dans la carotte sédimentaire mais répondant plutôt négativement à la contamination chimique. Enfin, la structure du pool d’intégrons est fortement corrélée à celle de la communauté bactérienne mais semble en partie indépendante de la communauté bactérienne dans deux des fractions sédimentaires profondes avec la dominance d’une nouvelle classe d’intégrons qui semble sélectionnée par les HAP. / Integrons are bacterial genetic platforms allowing acquisition and expression of genes. Clinical integrons play a major role in the strong increase of antibiotic multi-resistant bacteria recently observed. However, in the environment, they represent only a tiny fraction of the large integron diversity. Therefore, the aims of this thesis were (i) estimating the extent of the integron diversity in the environment, (ii) understanding phenomena responsible for integron pool structure in anthropized estuarine sediments and (iii) looking for integrons potentially proxy of chemical pollution level. The research of class 1, 2 and 3 integrons and the analysis of E. coli populations in sediments from the Risle drainage basin impacted by well-characterized fecal contamination sources show that E. coli strains with human origins were spread on short distances during low water level periods. However, class 1 integrons are spread on slightly longer distances and remain present in the 12 first centimeters of sediments at least. A methodology was developed allowing, for the first time, the analysis of integron diversity by high-throughput sequencing. In this way, the analysis of a 4.8 meter core sediment from the fluvial Seine estuary highlighted several thousands integron classes including many new integrases absent from data bases. Integron diversity decreases along with depth. Class 1 integrons are the majority integrons in surface sediments but their abundance strongly decreases in deep sediments. Class 1 integron abundance rather responds positively to chemical pollutions accentuating the idea that class 1 integrons could be used as proxy of recent anthropogenic pollutions. In the sediment core, three integron classes outshine the whole dataset: they represent 38% of all the sequences from the sediment core. However, abundances of these three majority integron classes rather respond negatively to chemical pollution levels. Integron pool structure is highly correlated to bacterial community diversity but seems to be partially independent to bacterial community diversity within two deep fractions from the sediment core: in these two sediment fractions, a new integron class outshines the rest of integron classes and seems to be specific to these two sediment fractions. Furthermore, this new integron class seems to be selected by PAH.

Suite aux conséquences environnementales provoquées par l’accident nucléaire de Fukushima, il est fondamental d’étudier les mécanismes gouvernant les effets des radionucléides sur la biosphère et ainsi identifier les processus moléculaires responsables du transport et de la déposition d’actinides comme le neptunium et l’uranium. Cependant, les informations concernant l’aspect microscopique des interactions entre actinide et molécules biologiques sont rares. Les données publiées étant majoritairement issue d’études in vivo, la structure des sites de coordination et l’effet de cette complexation sur les fonctions des protéines restent encore à découvrir.La calmoduline (CaM), qui est connue pour son affinité envers les actinides, agit comme un régulateur métabolique du calcium. Cette protéine, qui est présente de manière ubiquitaire dans le corps humain, peut également complexer d’autres métaux comme les actinides. Ainsi, en cas de contamination interne, les actinides complexés à la protéine pourraient l’empêcher de fonctionner correctement et donc avoir des répercussions sur un grand nombre de fonctions vitales pour l’organisme.La complexation du Np et de l’U par la CaM a été étudiée par spectroscopie EXAFS ce qui nous a permis de montrer que les actinides sont incorporés au site de complexation du calcium. Une fois les aspects structuraux et thermodynamiques étudiés, c’est l’impact de cette complexation sur les fonctions de la protéine qui a été étudié.Afin d’évaluer les conséquences de la complexation, une méthode calorimétrique basée sur une réaction enzymatique (Phosphodiesterase) a été développée. Ces expériences réalisées avec des concentrations variables d’actinides (30-500 nM) montrent une diminution de l’activité enzymatique lorsque la concentration d’actinide augmente. Les résultats montrent que le complexe CaM-An agit comme un inhibiteur enzymatique. De plus, on observe qu’à haute concentration en actinide, le complexe CaM-métal agit comme un poison et tue complètement l’activité enzymatique. / Considering the environmental impact of the Fukushima nuclear accident, it is fundamental to study the mechanisms governing the effects of the released radionuclides on the biosphere and thus identify the molecular processes generating the transport and deposition of actinides, such as neptunium and uranium. However, the information about the microscopic aspect of the interaction between actinides and biological molecules (peptides, proteins…) is scarce. The data being mostly reported from a physiological point of view, the structure of the coordination sites remains largely unknown. These microscopic data are indeed essential for the understanding of the interdependency between structural aspect, function and affinity.The Calmodulin (CaM) (abbreviation for CALcium-MODULated proteIN), also known for its affinity towards actinides, acts as a metabolic regulator of calcium. This protein is a Ca carrier, which is present ubiquitously in the human body, may also bind other metals such as actinides. Thus, in case of a contamination, actinides that bind to CaM could avoid the protein to perform properly and lead to repercussions on a large range of vital functions.The complexation of Np and U was studied by EXAFS spectroscopy which showed that actinides were incorporated in a calcium coordination site. Once the thermodynamical and structural aspects studied, the impact of the coordination site distortion on the biological efficiency was analyzed.In order to evaluate these consequences, a calorimetric method based on enzyme kinetics was developed. This experiment, which was conducted with both uranium (50 – 500 nM) and neptunium (30 – 250 nM) showed a decrease of the heat produced by the enzymatic reaction with an increasing concentration of actinides in the medium. Our findings showed that the Calmodulin actinide complex works as an enzymatic inhibitor. Furthermore, at higher neptunium (250 nM) and uranium (500 nM) concentration the metals seem to have a poison-like behavior and “kill” completely the enzymatic activity.

Ce travail de thèse a dans un premier temps permis de mettre en évidence les différentes pratiques de traitement de toiture existantes en France. Après avoir sélectionné la pratique de traitement majoritaire (à savoir le traitement biocide), le protocole d'analyse de la molécule la plus répandue dans les différents produits : le benzalkonium (ou alkyldiméthylbenzylammonium) a été développé. Ce protocole a ensuite été appliqué pour évaluer les niveaux de concentration en biocide dans l'eau de ruissellement de toiture après un traitement. Une double approche a été mise en œuvre : "Suivi sur une durée d'un an des flux de benzalkonium dans les eaux de ruissellement de 12 bancs d'essais exposés en conditions naturelles", évaluation en condition de pluie simulée au laboratoire de différents paramètres (nature du matériau de couverture, dosage du produit et intensité de la pluie) sur les processus d'émission du benzalkonium. Enfin, l'ensemble des données acquises ont permis d'évaluer l'incidence sur la contamination des eaux de ruissellement de toiture après un traitement biocide, à une échelle locale et à l'échelle d'un petit bassin versant résidentiel. Le suivi de la contamination des eaux de ruissellement par bancs d'essais a permis de mettre en évidence une très forte contamination en benzalkonium dans les premiers millimètres de pluie (5 à 27 mg/L), très supérieures aux EC50 disponibles pour les organismes aquatiques (5,9 µg/L) et dépendante de la nature du matériau de toiture utilisé, les tuiles en terre cuite ayant émis moins de biocide que les tuiles en béton. La contamination diminue avec la succession des pluies, mais reste significative plusieurs mois après le traitement. Par ailleurs, l'étude au laboratoire a montré que l'état de surface des tuiles influence beaucoup le lessivage. Ainsi, les tuiles très imperméables en surface ont émis une quantité de benzalkonium proportionnelle à la masse épandue lors du traitement, alors que les tuiles sans traitement de surface ne sont pas sensibles au dosage du produit. A l'échelle locale, des précautions doivent être prise lors d'un traitement de toiture vis-à-vis de la collecte / utilisation des eaux de ruissellement. En effet, les très fortes concentrations en benzalkonium dans les premières pluies suivant le traitement peuvent avoir des impacts sur les végétaux arrosés, sur l'équilibre microbien de la cuve de récupération, voir des effets irritants sur l'homme. Une déconnexion minimale de 3 à 5 mois de la cuve permettrait de limiter les risques. Enfin, sur la base des résultats des bancs d'essais et d'un travail d'enquête sur l'étendue des pratiques de traitement, les concentrations et flux de benzalkonium susceptibles d'être émis dans les eaux pluviales d'un bassin versant résidentiel ont été modélisés. Les résultats mettent en évidence une contamination significative des eaux pluviales, liée essentiellement à la phase particulaire. La masse annuelle de benzalkonium exportée dans les eaux pluviales pourrait être de l'ordre de 0,85 kg / ha imperméabilisé / an / Firstly, this thesis listed the different roof treatment practices in France. Once the major treatment practice selected (biocidal treament), the analytical protocol of the most widely used molecule (benzalkonium or alkyldimethylbenzylammonium) was developed. This protocol has been followed to evaluate the biocide concentration levels in roof runoff after a treatment. A double approach was considered : - Follow up of the benzalkonium flux for one year in runoff using 12 bench tests exposed to natural conditions. - Evaluation of the influence of different parameters (material, product dosage and rain intensity) on benzalkonium emmission processes with simulated rains. Finally, all the data acquired allowed the evaluation of the incidence of biocidal treatments on roof runoff contamination at different scales ( local and residential watershed). The results of the bench tests showed a very high benzalkonium contamination during the millimetres of rain (5 to 27 mg/L), higher than the different EC50s of aquatic organisms ( 5.9 ùg/L). Furthermore, the results showed an influence of the tile material on the release of benzalkonium : clay tiles were less washed off than concrete tiles. The contamination decreased with successive rains, but remained significantly high several months after treatment. Moreover, laboratory studies showed a proportional release of benzalkonium from waterproofed tiles with respect to the biocidal mass spread. On the contrary, tiles without any surface treatment were not sensitive to the product's dosage. On a local scale, precautions have to be taken during treatment with respect to the harvest / reuse of the runoff. Indeed, high benzalkonium concentrations during the first rains may have a potential impact on watered plants, microbial equilibrium in the collection tank and irritating effects on human. A deconnection of the tank for at least three to five months will reduce the risks. Finally, based upon the bench tests results and a survey on roof treatment practices, the benzalkonium concentrations and fluxes were injected in a mathematical model on a watershed scale. The results showed a significant contamination linked to the particles. The annual mass of benzalkonium transferred to the rainwaters could reach 0.85kg / waterproofed ha / year

Semiconductor devices are built using hyperpure silicon and very controlled levels of doping to create desired electrical properties. Contamination can alter these precisely controlled electrical properties that can render the device non-functional or unreliable. It is desirable to determine what impurities impact the device and control them. This study consists of four parts: a) determination of acceptable SCI (Standard Clean 1) bath contamination levels using VPD-DSE-GFAAS (Vapor Phase Decomposition Droplet Surface Etching Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopy), b) copper deposition from various aqueous HF solutions, c) anion contamination from fluoropolymers used in chemical handling and d) metallic contamination from fluoropolymers and polyethylene used in chemical handling. A technique was developed for the determination of metals on a silicon wafer source at low levels. These levels were then correlated to contamination levels in a SCI bath. This correlation permits the determination of maximum permissible solution contaminant levels. Copper contamination is a concern for depositing on the wafer surface from hydrofluoric acid solutions. The relationship between copper concentration on the wafer surface and hydrofluoric acid concentration was determined. An inverse relationship exists and was explained by differences in diffusion rates between the differing copper species existing in aqueous hydrofluoric acid solutions. Finally, sources of contamination from materials used in chemical handling was studied. The predominant anion contamination from fluoropolymers was found to be fluorides. Metallic contamination from fluoropolymers and polyethylene was also studied. The primary metal contamination comes from the actual fabrication of the polymer and not from the polymer resin.

No / Aims: To compare an ultra-rapid hand dryer against warm air dryers, with regard to: (A) bacterial transfer after drying and (B) the impact on bacterial numbers of rubbing hands during dryer use. Methods and Results: The Airblade¿ dryer (Dyson Ltd) uses two air `knives¿ to strip water from still hands, whereas conventional dryers use warm air to evaporate moisture whilst hands are rubbed together. These approaches were compared using 14 volunteers; the Airblade¿ and two types of warm air dryer. In study (A), hands were contaminated by handling meat and then washed in a standardized manner. After dryer use, fingers were pressed onto foil and transfer of residual bacteria enumerated. Transfers of 0¿107 CFU per five fingers were observed. For a drying time of 10 s, the Airblade¿ led to significantly less bacterial transfer than the other dryers (P < 0·05; range 0·0003¿0·0015). When the latter were used for 30¿35 s, the trend was for the Airblade to still perform better, but differences were not significant (P > 0·05, range 0·1317¿0·4099). In study (B), drying was performed ± hand rubbing. Contact plates enumerated bacteria transferred from palms, fingers and fingertips before and after drying. When keeping hands still, there was no statistical difference between dryers, and reduction in the numbers released was almost as high as with paper towels. Rubbing when using the warm air dryers inhibited an overall reduction in bacterial numbers on the skin (P < 0·05). Conclusions: Effective hand drying is important for reducing transfer of commensals or remaining contaminants to surfaces. Rubbing hands during warm air drying can counteract the reduction in bacterial numbers accrued during handwashing. Significance and Impact of the Study: The Airblade¿ was superior to the warm air dryers for reducing bacterial transfer. Its short, 10 s drying time should encourage greater compliance with hand drying and thus help reduce the spread of infectious agents via hands. / Dyson Ltd

Call number: LD2668 .T4 1979 S23 / Master of Science

Thesis (M. Tech.(Environmental Health)) - Central University of Technology, Free State, 2005 / As the concentration of dust has been shown to be proportional to seasonal change in the Free State Province of South Africa, one might expect the prevalence of associated microorganisms to follow the same pattern. The presence of dust is also associated with an aerosolised microbial population that gets blown into almost any unsealed environment including food storage facilities at schools. In addition, facility design and storage practices at these schools are under-developed and could subsequently lead to the contamination of stored food by dust, insects and rainwater. The foods in question include fortified biscuits that are intended for malnourished, and in several cases immunocompromised, children who are susceptible to opportunistic pathogens. Therefore this study aimed to determine the impact of facility design on the level and distribution of viable airborne microorganisms (fungi and bacteria) in the storage rooms and the outdoor environment at both rural (higher dust exposure) and urban schools. Besides the pathogenicity of these organisms, their ability to degrade the sugars (major fortifying agent) in the mentioned biscuits was also established. The results showed the presence of Escherichia coli, which signifies faecal contamination and could be attributed to the lack of toilet facilities in the schools, especially in rural areas. Although Staphylococcus sp. is normally related to poor personal hygiene practices, these organisms were also isolated from the air of the storerooms and school premises. The presence of moulds and airborne microorganisms was attributed to unfavourable environmental conditions as well as crowding in the classrooms. The microbial contamination originally present on the fortified biscuits or originating from the air further caused deterioration in the quality of the food. The fungi present in the air (identified species) cause respiratory problems when inhaled by children as they are opportunistic pathogens. It is further evident that a change of season corresponded to a general change in bioaerosol composition, such as the increased presence of dust during the winter months. It was further concluded that schools situated in different environments (urban/rural) should have storerooms that address the various environmental factors influencing bioaerosols. This would impact not only directly on the health of children in terms of their exposure to possible allergens, but also indirectly through the food that they consume as part of the feeding programme.

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