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

Le projet de recherche appliquée portait sur la valorisation des huiles de friture usagées en tant que biolubrifiant pour chaîne de tronçonneuse. Ces huiles collectées dans les différentes enseignes de restauration présentent une teneur élevée en composés polaires, une acidité élevée, une grande variabilité dans leur composition en acides gras, relatives aux différentes marques d'huiles végétales utilisées. Ces mélanges d'huiles végétales (colza, tournesol, arachide, palme, coprah), déjà valorisés dans la filière des biocarburants, présentent des propriétés physico-chimiques intéressantes (indice de viscosité, biodégradabilité, composition en acides gras) qui leur permettraient de concurrencer les lubrifiants d'origine minérale ou végétale que l'on trouve sur le marché, notamment dans le secteur forestier. Un procédé d'ultrafiltration par membrane céramique a permis de réduire la teneur en composés polaires ainsi que l'acidité consécutive au procédé de friture profonde, tout en réduisant le phénomène de colmatage. L'utilisation de la méthodologie des surfaces de réponse a contribué à optimiser les paramètres de température, pression, porosité des membranes, afin d'améliorer les débits de filtration. La formulation de ce biolubrifiant à partir du mélange d'huiles obtenu, optimisé par plan de mélanges, a conduit à l'obtention d'un produit de grade ISO 150 dont les caractéristiques «filant», «adhésivité » et « point d'écoulement » répondent au cahier des charges. Une étude de biodégradabilité selon la norme OCDE 301B a montré que l'huile formulée est biodégradable à 90%, faiblement toxique selon les tests OCDE 201, 202, 203, et ne présente pas d'allergénicité / The applied research project focused on the valuation of used frying oils as bio-lubricant for chainsaw. Those collected in the various restaurant chains oils have a high content of polar compounds , high acidity , a great variability in their composition , fatty acids on different brands of vegetable oils . These mixtures of vegetable oils (rapeseed, sunflower , peanut, palm , coconut ) , already valued in the biofuels , have interesting physicochemical properties ( viscosity , biodegradability , fatty acid composition ) that would allow them to compete with lubricants mineral or vegetable that is found on the market, particularly in the forestry sector origin . A method of ceramic membrane ultrafiltration has reduced content of polar compounds and the subsequent acidity of the deep frying process , while reducing the clogging phenomenon . The use of response surface methodology has helped to optimize the parameters of temperature, pressure, porous membranes, to improve filtration rates . The formulation of this biolubricant from the mixture of oils obtained optimized plan mixtures led to the production of a product of ISO 150 grade which features " spinning ", " stickiness " and " pour point " meet the specifications . A study of biodegradability according to OECD 301B showed that formulated oil is 90% biodegradable , low toxicity tests according to OECD 201, 202, 203, and does not show allergenicity

Les sols des friches industrielles sont souvent multi-polluées et représentent des surfaces toujours plus importantes présentant de forts enjeux sociaux-économiques. Leur réhabilitation passe par une bonne compréhension du fonctionnement écologique des sols, qui, en plus d’être pollués, présentent des structures et des teneurs en nutriments souvent inhabituelles. Malgré cela, une recolonisation par la faune, la flore et les microorganismes est généralement observée. La capacité de ces nouvelles communautés à restaurer et maintenir les fonctions clés des sols reste à évaluer, et cela semble indissociable de la mesure d’une ou plusieurs fonctions écosystémiques. La décomposition de la litière est un processus écosystémique clef permettant la réalisation des cycles biogéochimiques du carbone et des nutriments. Les processus de la décomposition dépendent à la fois de ses acteurs (faune et microorganismes) et de la qualité de la litière végétale. De ce fait, la réponse de cette fonction écosystémique à la pollution du sol intègre les effets de cette pollution sur les communautés de plantes, d’animaux, et de microorganismes, ce qui en fait un indicateur potentiellement pertinent pour évaluer les effets de la pollution sur le fonctionnement des écosystèmes du sol. L’objectif central de cette thèse a donc été d’étudier le fonctionnement des friches industrielles en se focalisant sur les effets délétères de la pollution des sols sur la décomposition de la litière de feuilles. L’hypothèse centrale découlant de cet objectif a été que la pollution des sols pouvait impacter la décomposition par deux voies d’action. (1) La première voie, directe, est constituée de l’ensemble des effets délétères que pourraient provoquer les polluants sur les acteurs de la décomposition dont dépend la bonne réalisation de cette fonction. (2) Concernant la deuxième voie d’action, nous avons supposé que la pollution, en entraînant des modifications de la physiologie des plantes, pouvait modifier les paramètres physico-chimiques de la litière et ainsi impacter de façon indirecte la décomposition des litières. Nos résultats ont permis de montrer l’absence de l’effet direct pour huit friches industrielles fortement polluées, et ce malgré des perturbations des communautés d’acteurs, avec notamment une augmentation de l’abondance des détritivores et une modification de la colonisation microbienne des litières sur les sites pollués. Ces résultats plaident en faveur d’une redondance fonctionnelle suffisante au sein de ces communautés, permettant de maintenir le processus de décomposition. Nous avons également montré un effet indirect positif de la pollution sur la décomposition. Cet effet résulte de l’amélioration systématique de la qualité de la litière, entraînant dans certains cas une augmentation de l’activité des acteurs de la décomposition. Par ailleurs, nous avons également montré une accumulation des polluants dans ces mêmes litières, en particulier le Zn et le Cd, polluants pouvant potentiellement produire des effets délétères sur les acteurs de la décomposition. Toutefois, la présence de ces ETM n’a pas semblé influencer la consommation des litières par certains acteurs de la décomposition de la litière. Cependant, ce résultat reste à valider in situ en présence de l’ensemble des communautés de détritivores. De nombreuses perspectives s’ouvrent à la suite de ces travaux. Parmi elles, il reste notamment à déterminer 1) quels sont les mécanismes (physiologiques) qui entrainent une augmentation de la qualité des litières produites sur les sols contaminés ? 2) comment des communautés différentes permettent d’assurer des taux de décomposition similaires ? et 3) quels sont les impacts de la consommation des litières provenant des sites contaminés sur le fonctionnement et la physiologie des détritivores ? / Brownfield soils are multi-polluted areas, which cover an increasing surface and thus present serious socio-economical challenges. A better understanding of the ecological functioning of these sites is mandatory for their restoration. In addition to the high pollution found at these sites, brownfields are characterized by a specific soil structure and occasionally also by particular nutrient contents. Despite these constraints, several brownfield are well colonized by plants, fauna and microorganisms. The capacity of these new communities to uphold main ecosystem function remains to be evaluated based on the measurement of one or several ecosystem functions. Leaf litter decomposition is critically important in driving carbon and nutrient biogeochemical cycles. This function depends on decomposition actors (fauna and microorganisms) but also on leaf litter quality. By that, leaf litter decomposition integrates effects of soil pollution on plant, animal and microorganism communities. Thus, leaf litter decomposition is a relevant indicator to evaluate pollution effects on the functioning of soil ecosystems. The main objective of this thesis was to study brownfields soil function by focusing on the impairment of soil pollution on the leaf litter decomposition. The main hypothesis was that soil pollution could negatively affect leaf litter decomposition by two different ways. (1) By direct effects, resulting from adverse effects of soil pollution on decomposition actors, and (2) by indirect effects, assuming that soil pollution will induce modifications of the plant’s physiology, resulting in changes in leaf litter quality and subsequent effects on the decomposition. Our results revealed the absence of direct negative effects for eight highly polluted sites, despite a disturbance of decomposer actors, specifically the increase in abundance of detritivores and a modified microbial colonization of the leaf litter at the polluted sites. These results are in favor of a sufficient functional redundancy of decomposer actors in the local communities, which allowed the maintenance of the decomposition process. We also showed a positive indirect effect of soil pollution on the decomposition. This effect resulted from the improvement of litter quality produced at the polluted sites. This induced, at least for some sites, an increase of the decomposition rate, possibly due to a higher activity of decomposer actors. Furthermore, we also observed pollutants accumulation in these litter, especially Cd and Zn. These pollutants could potentially impair decomposition actors. Whatever, presence of these pollutants in litter did not impair litter consumption by some detritivores. Numerous perspectives can be developed from this study. Among them it seems specifically important to evaluate: 1) which are the (physiological) mechanisms behind the increase in leaf litter quality at polluted sites? 2) How can different communities assure the same decomposition rates at polluted sites? and 3) Are there negative effects observed on the performance and physiology of detritivores when consuming leaf litter from polluted sites ?

L’objectif de ce travail a consisté à évaluer différents effets écotoxiques de la deltaméthrine et du malathion sur trois souches du crustacé cladocère Daphnia magna. Deux de ces 3 souches appartiennent au même clone A (souches 1 et 3), ce qui a permis d’observer des différences de sensibilité inter- et intra-clonale. Les tests d’écotoxicité aiguë (48h) ont révélé, aussi bien pour la deltaméthrine que pour le malathion, que la souche 1 est plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Les tests chroniques (21 jours) ont montré que le critère commun majoritairement affecté par les deux pesticides est le nombre de nouveaux nés par adulte. Ces tests ont confirmé la sensibilité de la souche 1. La deltaméthrine et le malathion sont embryotoxiques puisque l’exposition des daphnies aux fortes concentrations de deltaméthrine et de malathion a induit des malformations. Pour ces effets, la souche 1 est également plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Nous avons aussi observé l’apparition de mâles, mais uniquement dans la descendance de la souche 1 exposée à la deltaméthrine. Le dosage de l’activité spécifique de l’acétylcholinestérase (AChE), pour les deux insecticides, a montré une inversion de l’ordre de sensibilité des souches. L’AChE, biomarqueur d’exposition et d’effet, peut être donc considérée aussi comme biomarqueur de susceptibilité. L’analyse protéomique a permis de révéler plusieurs cibles cellulaires de la deltaméthrine chez la souche 1 par rapport à la souche 2. Elle est surtout venue confirmer la plus grande sensibilité de la souche 1 par rapport à la souche 2. L’ensemble de ces résultats rappelle que le facteur génétique est une source de variation et souligne les perspectives offertes par l’analyse protéomique / The aim of this work was to evaluate different ecotoxic effects of deltamethrin and malathion on three strains of the cladoceran Daphnia magna. Two of the three strains belong to the same clone A (strains 1 and 3), which allowed to observe differences in inter-and intra-clonal sensitivity. The acute ecotoxicity tests (48h) showed for both deltamethrin and malathion, that one strain is more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. Chronic tests (21days) showed that the common criterion mainly affected by both pesticides is the number of neonates per adult. These tests confirmed the sensitivity of the strain 1. Deltamethrin and malathion are embryotoxic as daphnid exposure to high concentrations of deltamethrin and malathion induced malformations. For these effects, strain 1 is also more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. We also observed the appearance of males, but only in the offspring of the strain 1 exposed to deltamethrin. The determination of the specific activity of acetylcholinesterase (AChE), for both insecticides, showed a reversal of the order of susceptibility testing. Thus, as a biomarker of exposure and effect, AChE can also be considered as a biomarker of susceptibility. Proteomic analysis revealed several cellular targets of deltamethrin in strain 1 compared to strain 2. It confirms the greater sensitivity of strain 1 compared to strain 2. All these results point out that the genetic factor is a source of variation and highlight the opportunities offered by proteomic analysis

Situé au sein de la plaine de la Bekaa au Liban, le fleuve du Litani est sujet à divers rejets agricoles, industriels, domestiques et urbain. Lors de l'irrigation des parcelles agricoles, les eaux du fleuve contaminent le sol et les cultures présentant ainsi un risque pour la santé de l'Homme et l’environnement. Parmi les méthodes de remédiation émergentes et en adéquation avec le développement durable figure la phytoremédiation assistée par les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). Cependant, la rentabilité de ce mode de gestion constitue l'un des principaux freins à son développement et la valorisation de produits biosourcés, à hautes valeurs ajoutées, issus de la biomasse végétale produite sur ces sols contaminés permettrait d'abaisser les coûts globaux de gestion et de requalification de ces sols pollués. Parmi les filières de valorisation éco-innovantes, la culture de plantes à parfums aromatiques et médicinales (PPAM) productrices d'huiles essentielles (HE) à activités biologiques peut être suggérée comme une option prometteuse. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse a consisté tout d'abord à caractériser le sol d'une parcelle expérimentale située à Marj-Bekaa et directement irriguée par les eaux du Litani, puis à proposer un mode de gestion basé sur la production d'HE pouvant ainsi répondre aux attentes environnementales, économiques et sociales. Nos résultats montrent que la parcelle expérimentale, située à Marj-Bekaa et directement irriguée par les eaux du Litani, est principalement contaminée par des éléments traces métalliques [Ni (88 mg.Kgˉ ¹), Cr (122 mg.Kgˉ ¹), V (170 mg.Kgˉ ¹) et Mn (551 mg.Kgˉ ¹) et des polluants organiques [les alcanes (2.5 g.Kgˉ ¹ du sol)]. Cette contamination est à l'origine d'une (1) cytotoxicité vis-à-vis des cellules pulmonaires et hépatiques mise en évidence grâce au dosage de deux activités enzymatiques, la lactate déshydorgénase et la déshydorgénase mithochondriale mais aussi d'une (2) écotoxicité révélée par la réduction (i) des taux de germination des graines (blé, trèfle, luzerne, ray-grass et fétuque), (ii) de la biomasse microbienne du sol [bactéries Gram-positive et Gram-négative, champignons mychoriziens à arbuscules (CMA), champignons saprotrophes et ectomycorhiziens], (iii) de l'abondance et de la diversité des spores de CMA et (iv) de la richesse et de la diversité végétales. Cependant, toutes les plantes indigènes étaient mycorhizées. C'est pourquoi, la faisabilité de la phytoremédiation assistée par les CMA du site expérimental de la Bekaa, a été testée à la fois en microcosmes et in situ en utilisant une plante aromatique productrice d'HE, l'origan (Origanum syriacum L.). Nos résultats ont montré que non seulement l'origan possède un potentiel de dissipation des alcanes mais en plus cette plante ne transfère pas ces polluants dans les HE extraites à partir de sa biomasse aérienne. Par ailleurs, il a été constaté que la mycorhization a une influence sur la composition des HE. En outre, notre étude a permis l'évaluation de diverses activités biologiques (antifongiques, antioxydante et anti-inflammatoire) d'une gamme d'HE extraites de différentes espèces végétales dont l'origan et ce en présence et en absence des cyclodextrines (HP-β-CD), oligosaccharides cycliques qui complexent les HE et augmentent leurs biodisponibilités. / Located in the Bekaa valley in Lebanon, The Litani River is exposed to agricultural, industrial, domestic and urban wastewaters. Through the irrigation of agricultural soils, the river's water contributes to soil and culture contamination and represents a risk for human health and environment. Amongst the emergent sustainable remediation methods, there is arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) assisted-phytoremediation. However, one of the limitation in using phytoremediation as depollution method is its socio-economic profitability. Among the eco-innovative valorization processes with high profitability, the cultivation of aromatic and medicinal plants producing essential oils (EO) with biological activities has been suggested as a promising option. Thus, this thesis work aims firstly at characterizing the soil of an experimental site located at Marj-Bekaa and directly irrigated by the Litani's water and secondly at proposing a mode of management of the contaminated soil based on the production of EO that can meet environmental, economic and social expectations. Our findings showed that the soil sampled in Marj-Bekaa is mainly contamined by metal trace elements [Ni (88 mg.Kgˉ ¹), Cr (122 mg.Kgˉ ¹), V (170 mg.Kgˉ ¹) and Mn (551 mg.Kgˉ ¹) and alkanes (2.5 g.Kgˉ ¹ of soil). This contamination is causing (i) cytotoxicity against both bronchial and hepatic human cells revealed by the evaluation of two enzyme activities, extracellular lactate dehydrogenase and mitochondrial dehydrogenase, as well as (2) ecotoxicity pointed out by the reduction of (i) seed germination (wheat, clover, alfalfa, ryegrass and tall fescue), (ii) soil microbial biomass [Gram-positive and Gram-negative bacteria, arbuscular mycorrhizal fungal (AMF), ectomycorrhizal and saprotrophic fungi], (iii) abundance and diversity of AMF spores as well as (iv) the plant diversity and richness. The AMF-assisted phytoremediation of the Bekaa experimental site was evaluated both in microcosms and in situ experiments using an aromatic plant producing EO, oregano (Origanum syriacum L.). Our results revealed that oregano plant possess an alkane's dissipation potential and no polluant transfer is detected in EO. Moreover, the mycorrhization modified the EO composition. On the over hand, our study evaluated several biological (antifungal, antioxidant and anti-inflammatory) activities of a range of EO extracted from many plant species including oregano, in the presence and the absence of cyclodextrines (HP-β-CD), cyclic oligosaccharides that encapsulate EO and enhance their bioavailabilities.

De plus en plus de substances chimiques sont produites dans le monde et une grande partie d'entre elles entrent dans la composition des produits phytosanitaires. La France en est le premier consommateur européen et le troisième au niveau mondial. L'objectif de nos recherches est de comprendre le devenir et les effets de ces molécules dans l'environnement, notamment agricole, grâce à l'utilisation d'un invertébré bioindicateur, l'escargot Helix aspersa. Nous avons choisi de caractériser l'exposition, le transfert et les effets sur l'escargot de 8 formulations commerciales de fongicides et d'herbicides (Roundup® et Bypass® = glyphosate; Basta® = glufosinate; Valiant® Flash = folpel + cymoxanil + fosétyl-Al; Corail® = tébuconazole; Cabrio® Top = pyraclostrobine + métirame-Zn; Thiovit® = soufre; Bouillie bordelaise = cuivre), communément utilisées en viticulture. Une étude réalisée en conditions in situ a permis de quantifier les retombées au sol des pesticides appliqués sur la vigne, dans la parcelle et en périphérie mettant en évidence les dépôts suite à la dérive des substances. En parallèle, peu d'effets ont été démontrés sur la survie et la croissance d'escargots juvéniles placés en microcosmes et soumis aux différents traitements de pesticides, mis à part un effet inhibiteur du Roundup® sur la masse des organismes, probablement en relation avec d'importants dépôts au sol, l'accumulation et la métabolisation de la substance active dans les tissus. Une méthode d'extraction et d'analyse de deux herbicides (glyphosate et glufosinate) dans le sol a été développée afin de pouvoir mesurer les concentrations d'exposition pour diverses expériences et de caractériser leur persistance dans ce sol de vigne. Les effets du Bypass® et du Basta® ont été étudiés sur l'ensemble du cycle de vie de l'escargot en conditions contrôlées. Aucun effet significatif sur la survie et la croissance n'a été démontré bien qu'une accumulation de glyphosate ait été quantifiée chez des escargots (6 mg kg-1) nourris continuellement par de l'aliment contaminé (à 30 mg kg-1). Cependant, une exposition au glyphosate des escargots durant le développement embryonnaire semble perturber leur reproduction (diminution de la fertilité) du fait d'un effet différé de cet herbicide. Les cibles potentiellement affectées au niveau du contrôle neuroendocrine sont discutées. Tous les pesticides inhibent l'éclosion des œufs de l'escargot à des concentrations inférieures à celles appliquées au champ et l'influence des caractéristiques du sol sur leur toxicité a été démontrée. Ces effets ont été mis en évidence lors d'expériences réalisées en laboratoire dans le cadre d'un développement de bioessais d'embryotoxicité. Ces travaux de thèse ont apporté des connaissances sur le comportement, en surface et dans le sol, ainsi que dans l'escargot (transfert, toxicité), de plusieurs pesticides appliqués sur la vigne. Ils ont également permis de développer plusieurs outils (bioessais de laboratoire, dispositif d'exposition sur le terrain) visant à améliorer les procédures d'évaluation du risque des pesticides dans l'environnement terrestre. Les techniques d'analyse de ces composés mises au point pour des matrices complexes (sols, tissus animaux), constituent un apport original pour l'évaluation du risque environnemental et sanitaire. D'importantes difficultés analytiques ont été rencontrées et il n'a pas été possible de finaliser les méthodes de dosage pour la totalité des substances. Ainsi, la mesure des résidus de pesticides dans les tissus d'origine animale reste un challenge fort et qui plus est, au cœur des préoccupations environnementales actuelles.

La carbamazépine (CBZ) est un antiépileptique largement consommé, peu dégradé dans les stations de traitement des eaux usées et donc rejeté dans les eaux de surface. Cette thèse vise à étudier le devenir de CBZ et de deux métabolites, l'oxcarbazépine (OxCBZ) et l'acide 9-carboxylique acridine (9-CAA), sous irradiation par la lumière solaire dans des eaux naturelles douces et salées. Les suivis cinétiques ont permis de mettre en évidence des comportements différents en fonction des composés mais aussi des types d’eaux et impliquant des mécanismes de phototransformation directe et induite mais aussi des réactions d’atténuation naturelle. Pour approfondir ces résultats, la spectrophotométrie d’absorption résolue en temps et l’utilisation d’une sonde chimique ont souligné la formation d’espèces réactives (radicaux hydroxyles, carbonates et halogénés) et des réactions de compétition ont permis de mesurer leur réactivité avec les composés étudiés.La formation de dérivés issus de processus d’hydroxylation, d’oxydation, de perte de la fonction latérale, d’ouverture et/ou contraction de cycle aromatique (etc.) et de sous-produits halogénés dans les eaux salées ont été identifiés lors de la photodégradation de CBZ, OxCBZ et 9-CAA. Enfin, l’écotoxicité aiguë et chronique de CBZ, OxCBZ et 9-CAA a été évaluée individuellement et en mélange à dose environnementales sur 3 espèces vivantes de différents niveaux trophiques en mesurant les paramètres suivants : luminescence sur la bactérie Vibrio fischeri, phytométabolites sur la lentille d'eau Lemna minor et altération aux niveaux population, cellulaire et moléculaire sur le cnidaire Hydra circumcincta. / Carbamazepine (CBZ) is a widely consumed anti-epileptic pharmaceutical drug, inefficiently removed in activated sludge secondary treatment process. Consequently, it is almost completely rejected in its original form into surface waters. Hence, this thesis aimed to study the fate of CBZ and two of its known bio-metabolites, i.e. oxcarbazepine (OxCBZ) and 9-carboxylic acridine acid (9-CAA), under solar light irradiation in fresh and salty waters. Kinetic monitoring revealed different behaviours both compounds and water types dependent implying photolysis, induced photodegradation but also natural attenuation reactions. To deeper understand these results, laser flash photolysis experiments and the use of a chemical probe highlighted the formation of reactive species (hydroxyl, carbonate and halogenated radicals). By implementing competition reactions, the rate constants of each compound with each chemical radical species were determined.The formation of derivatives from hydroxylation, oxidation, ring contraction, loss of side function, aromatic ring opening (etc.) and also halogenated by-products in salty waters were identified throughout CBZ, OxCBZ and 9-CAA phototransformations.Finally, acute and chronic ecotoxicity of CBZ, OxCBZ and 9-CAA individually and in mixture at environmental concentration levels were investigated on 3 living species from different trophic levels. The following endpoints were monitored: luminescence on the bacteria Vibrio fischeri, growth and development and phytometabolites on the duckweed Lemna minor and alterations at the population, cellular and molecular levels on the cnidarian Hydra circumcincta.

La péninsule de Milazzo, au Nord-Est de la Sicile, en Italie, est le site d'implantation d'activités anthropiques potentiellement polluantes. Parmi elles, une raffinerie et une centrale thermoélectrique. Une étude épidémiologique a montré une diminution de la qualité de la santé humaine dans la zone, mais aucune recherche n'a approfondi les raisons de cette observation. Le but de ce travail est de mieux comprendre comment les émissions des activités anthropiques de la péninsule de Milazzo impactent la santé humaine à l'échelle locale ainsi que les écosystèmes. L'approche par l'Analyse du Cycle de Vie a été choisie afin d'étudier les conséquences des émissions provenant des activités anthropiques suivantes: la centrale thermoélectrique, la raffinerie, la circulation automobile, la combustion sauvage de déchets domestiques. Les modèles à l'échelle globale Impact2002+ et ReCiPe2008 furent choisis, ainsi qu'une approche site-spécifique. Afin de réaliser ces calculs à l'échelle site-spécifique, des échantillons de sols et d'eau marine provenant de Milazzo ont été rassemblés et les paramètres locaux spécifiques ont été déduits de leurs analyses. Les résultats à l'échelle globale on montré que la combustion des déchets ménagers et que la centrale thermoélectrique sont les activités anthropiques causant le plus de dommages environnementaux. L'étude site-spécifique appliquée à l'écotoxicité du sol et de l'eau de mer a confirmé l'importance du rôle des émissions de la centrale thermoélectrique dans les dommages sur l'environnement, en particulier sur l'eau de mer. De plus, l'étude site-spécifique a permis de corriger les scores d'impact du sol, montrant l'importance à la fois de la centrale thermoélectrique et de la combustion sauvage de déchets ménagers dans les dommages sur l'environnement. En conclusion, l'étude ACV a globalement montré et expliqué les observations précédentes concernant les dommages à la santé humaine et à l'environnement sur le site d'étude alors que l'étude site-spécifique s'est montrée pertinente pour la zone particulière de Milazzo. / The Milazzo peninsula, North-Eastern Sicily, Italy, is the implantation site of potentially polluting anthropogenic activities. Among them, a refinery and a thermoelectric plant. An epidemiological study has shown a decrease of human health quality in the area, but there was no further research as to the reasons of this observation. The aim of this work is to better understand how the Milazzo peninsula's anthropogenic emissions impact the local human health and ecosystems. The Life Cycle Assessment calculating approach was chosen in order to study the consequences of the emissions resulting from the following local anthropogenic activities: the thermoelectric plant, the refinery, the road traffic, the illegal combustion of domestic waste. The Impact 2002+ and the ReCiPe 2008 global-scale models were chosen, as well as a site-specific approach. In order to conduct this site-specific calculation, Milazzo soils and seawater samples were gathered and the specific local parameters were deduced from their analyses. The global-scale results pointed out the waste combustion emissions and the thermoelectric plant as the main causes of the human health quality decrease, while the thermoelectric plant was pointed out as the anthropogenic activity causing the most environmental damages. The site-specific study applied to the soil and seawater ecotoxicity confirmed the important role of the thermoelectric plant's emissions in the damages upon the environment, especially the seawater. Moreover, the site-specific study also corrected the soil ecotoxic impact scores, showing the importance of both thermoelectric plant and illegal waste combustion contributions to the damaging of the environment. As a conclusion, LCA study as a whole enlightens and explains the previous observations of human health and ecosystem damages in the site of study while the site-specific study proved relevant in the peculiar area of Milazzo.

L’utilisation de plus en plus fréquente des agents de contraste à base de Gd (AC-Gd) au cours des examens d’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM), engendre le rejet de ces produits pharmaceutiques dans les eaux usées retraitées en STation d’EPuration (STEP). En l’absence de retraitement spécifique de ces AC-Gd en STEP, ils sont rejetés dans le milieu aquatique, où de nombreuses études ont relevé leur présence aussi bien dans les eaux de surface que dans les eaux souterraines et jusqu’à l’eau du robinet. Le manque de connaissances concernant les effets des AC-Gd suite à leur rejet a mis en évidence la nécessité d’étudier leurs impacts environnementaux sur les organismes vivants dans les milieux aquatiques. Dans ce contexte, nous avons choisi de déterminer les concentrations en Gd d’origine anthropique à proximité de rejets de STEP et de zones de captage en eau potable situés en région Lorraine. Nos mesures ont permis de montrer la présence Gd d’origine anthropique sur l’ensemble des échantillons prélevés, avec des concentrations mesurées comprises de quelques ng(Gd)/L à quelques dizaines de µg(Gd)/L. Ces concentrations de Gd anthropique seraient dues à la présence d’AC-Gd. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux effets de l’AC-Gd le plus stable et l’un des plus fréquemment commercialisé : le Gd-DOTA (Dotarem®). Pour cela, nous avons choisis plusieurs espèces représentatives des taxons rencontrés dans les cours d’eau Lorrains. Des essais ont été menés en conditions contrôlées de laboratoire afin de mesurer l’accumulation du Gd-DOTA dans les tissus et les effets de l’AC-Gd ont été appréhendés au travers de mesures de croissance, de reproduction et de mortalité au niveau individuel chez les microalgues vertes unicellulaires (Chlorella vulgaris et Pseudokirchneriella subcapitata), chez un microcrustacé (Daphnia magna) et chez un vertébré aquatique (Danio rerio) exposés à des concentrations en Gd-DOTA réalistes d’un point de vue environnemental. L’accumulation du Gd-DOTA a aussi été mesurée chez les bivalves (Corbicula fluminea et Dresseina rostriformis bugensis) et comparée à des mesures d’accumulation du Gd in situ. Les réponses physiologiques des bivalves ont été évaluées à l’aide d’une batterie de 11 biomarqueurs dans leurs branchies et leur glande digestive. Les effets de l’AC-Gd ont également été étudiés in vitro sur des fibroblastes de D. rerio (cellules ZF4 - ATCC-2050). Nos travaux ont montré que les AC-Gd et le Gd-DOTA en particulier étaient responsables d’effets écotoxiques indirects à différents niveaux d’organisation biologiques. Seuls les bivalves accumulent le Gd-DOTA mais tous les individus semblent mettre en place des mécanismes de dépuration pour parer à la toxicité de l’AC-Gd. Les résultats obtenus au cours de cette recherche ont confirmé la nécessité d’un suivi des concentrations en AC-Gd dans le milieu aquatique et la nécessité d’approfondir les études de l’écotoxicité de ces produits pharmaceutiques. Ceci pourra aboutir à une évaluation pertinente de leur risque environnemental et de proposer des solutions pour la gestion environnementale de ces composés / The increasing use of Gadolinium-based Contrast Agents (Gd-CA) for Magnetic Resonance Imaging (MRI) results in their rejection in Waste Water Treatment Plants (WWTPs). Due to the lack of specific recycling process in European WWTPs, these pharmaceutical produces enter the aquatic environment from river to tap water. The effects of Gd-CA in aquatic media have been not studied yet. The lack of knowledge about these effects highlighted the need to study their environmental impacts on aquatic organisms. In this context, we decided to measure anthropogenic concentrations of Gd in the aquatic environment in the Lorraine region (France) closed to WWTPs outputs and catchment areas used for drinking water. Our measurements underlined the presence of anthropogenic Gd on all the collected samples at concentrations ranging from few ng/L to several dozen of µg/L. In this research we focused on the effects of the most frequently used Gd-CA, the gadoteric acid (Gd-DOTA - Dotarem®) which is also the most stable one. Several representative species of aquatic environment were selected for ecotoxicological assays: i.e. unicellular green microalgae (Chlorella vulgaris and Pseudokirchneriella subcapitata), microcrustacean (Daphnia magna) and aquatic vertebrate (Danio rerio). Assays were conducted in laboratory under controlled conditions as well as in situ. Gd-DOTA accumulation was measured in the tissues of the different organisms. Environmental realistic concentrations of Gd-CA were used to assess their effects at the individual level by means of growth, reproduction and mortality measurements. The Gd-DOTA accumulation was also measured in bivalves’ tissues (Corbicula fluminea and Dresseina rostriformis bugensis) and compared to Gd ones in situ in these organisms. Physiological responses were assessed based on a battery of 11 complementary biomarkers measured in the digestive gland and in the gills of both bivalve species. At cellular level, the effects of Gd-DOTA were studied in vitro on D. rerio fibroblasts (ZF4 – ATCC-2050). Indirect ecotoxicological effects of Gd-CA and of Gd-DOTA especially have been highlighted at all biological levels. Accumulation of Gd-DOTA was observed in bivalves only, but defense systems were mobilized in all organisms to limit toxicity. Our results demonstrated that following both research on ecotoxicological effects of the Gd-CA and evolution of their concentrations in aquatic ecosystem are necessary to assess more precisely their environmental risk and to propose solutions for their environmental management