Le 36Cl est utilisé dans les études hydrologiques en raison de son caractère conservatif. Il apparaît cependant que le Cl- participe à un cycle biogéochimique complexe associé au turnover de la matière organique. Le flux de 36Cl atmosphérique a été déterminé (suivi mensuel des eaux de pluie sur deux ans) et varie saisonnièrement avec des valeurs accrues au printemps - été. L'importance de la période d'échantillonnage a été mise en évidence indiquant qu'une période de 6 mois est recommandée afin de lisser les variations saisonnières et les pics sporadiques du flux de 36Cl. Le flux atmosphérique moyen du 36Cl à notre site, constituant le flux d'entrée majoritaire dans son cycle biogéochimique, est de (75±6) atoms.m-2.s-1.La distribution du Cl et du 36Cl a été étudiée dans l’écosystème forestier grâce au développement des protocoles adéquats. 72% du Cl et 80% du 36Cl sont présents sous forme organique dans le sol alors qu'ils sont principalement sous forme inorganique dans la végétation. Les rapports mesurés dans la végétation (~ 200 x 10-15 at.at-1) sont similaires à ceux provenant des apports atmosphériques (~ 180 x 10-15 at.at-1) et ceux mesurés dans le sol sont un ordre de grandeur supérieur. Ces derniers augmentent significativement à 5-15 cm dans la fraction organique du profil de sol alors que dans la fraction inorganique une faible augmentation apparaît à 15-30 cm. Nous attribuons ces observations au recyclage du 36Cl du pic nucléaire des années 1950-1960. Ces résultats indiquent que la distribution du 36Cl diffère de celle du Cl suggérant des processus dynamiques d’immobilisation et de remobilisation du 36Cl liés au renouvellement de la matière organique. / 36Cl is widely used in hydrological studies since it is considered as a conservative tracer. However it appears that Cl- participates in a complex biogeochemical cycle linked to the organic matter turnover. The 36Cl atmospheric fallout rate has been determined (monthly record of rainwater samples during two years) and varies seasonally with higher values during spring – summer. The sampling period should at least span 6 months to avoid any biais in the fallout rate determination due to the monthly variations or any sporadic bursts of 36Cl. The mean 36Cl fallout rate at our site, corresponding to the main input of its biogeochemical cycle, equals (75±6) atoms.m-2.s-1. The distribution of Cl and 36Cl has been studied into the ecosystem thanks to the development of appropriate protocols.72% of the Cl and 80% of the 36Cl are contained in the organic fraction in soil while they are mainly in inorganic form in the vegetation. 36Cl/Cl measured in vegetation (~200 x 10-15 at.at-1) are within the range of the ones measured in the rainwater samples (~180 x 10-15 at.at-1), while the 36Cl/Cl ratios are 10 times higher in soil. 36Cl/Cl in soil increase significantly at a depth of 5-15 cm in the organic fraction while a slight increase is observed in the inorganic fraction at 15-30 cm deep. This suggests that 36Cl originating from the massive input of 36Cl introduced in the atmosphere more than 50 years as a consequence of nuclear tests, might still be recycling.These results emphasize that the distribution of 36Cl and Cl are not similar suggesting a possible occurrence of dynamic processes of 36Cl accumulation and release associated with the turnover of the organic matter.

During the Fukushima Daiichi power plant incident sea water was used in an attempt to cool reactor Unit 3. Since sea water contains an excessive amount of chloride, 36Cl has likely been formed and spread in the environment. Because of the long residence time and the presumed high mobility in water there is an increased interest to learn more about the biogeochemical cycle of chlorine from a radiation risk assessment perspective. Chlorine occurs in inorganic form as chloride (Clin) or bound to organic matter as organic chlorine (Clorg) and is commonly found in the environment due to both anthropogenic and natural processes. Though there are still uncertainties regarding all of the components of the chlorine cycle in soil, the chlorination of organic matter has been exemplified by research. The reverse process, Clorg mineralizing into Clin, has however not been thoroughly investigated. For this study the objective was to observe at what rate Clorg mineralizes into Clin, this by using 36Cl as a tracer in forest soil. 36Cl was added to the soil and 36Clorg was formed over a period of approximately 100 days. After chlorination the samples were incubated in different conditions and the amount of 36Clorg was observed over a period of time (180 days). The result showed no evident dechlorination during the experiment period which indicates that Clorg can be stable in the organic horizon in forest soil.

Le bassin endoréique du lac Tchad (BLT) couvre 2,5 millions de km2 au centre de la zone sahélienne. Le lac Tchad agit comme un amplificateur des variations climatiques sur le BLT tandis que le système aquifère multicouche contient d'importantes ressources en eau. La réponse hydro(géo)logique du BLT aux variations du climat est étudiée par un couplage entre traceurs géochimiques et modélisation. Un bilan hydrologique, chimique et isotopique permet de distinguer les flux d'évaporation, de transpiration et d'infiltration à la surface du lac. La transpiration, jusqu'alors négligée, contribue à environ 15% de l'ET. La dynamique du chlore dans le BLT suggère un temps de transfert dans le bassin amont autour de 10 ans, un renouvellement rapide des eaux du lac et une infiltration de 200 mm an-1. Le couplage d'un modèle pluie-débit (GR2M) et du modèle de lac, forcé par des simulations paléoclimatiques de GCM sur le dernier millénaire, montre la difficulté de la comparaison modèle-données dans les reconstitutions paléohydrologiques. La cartographie de la recharge moderne de l'aquifère quaternaire est obtenue par l'interprétation des teneurs en 36Cl thermonucléaire dans les eaux. Une recharge récente, proche des eaux de surface, est mise en évidence dans 60% de l'aquifère quaternaire et la reprise évaporatoire actuelle en bord du lac Tchad est évaluée entre 85 et 98%. Les eaux géochimiquement contrastées des dépressions piézométriques ne signent pas de recharge actuelle. La composition géochimique propre aux eaux du CT suggère un temps de résidence supérieur à 300 000 ans. Ces données originales pourraient servir à mieux contraindre la paléorecharge en zone sahélienne. / Lake Chad Basin (LCB) is a 2.5 billion km2 closed drainage basin, in the center of Africa. Lake Chad enhances the climatic variations over the LCB while the multi-layers aquifer system contains large water resources. The hydro(geo)logical response of the LCB to climatic variability is studied by combining geochemical and modeling approaches. The lake Chad levels modeling, calibrated from hydrological, chemical and isotopic data, allows to disentangle evaporation from transpiration and from infiltration. Transpiration, neglected in previous studies, accounts for 15% of the total ET. From the chlorine dynamic in the LCB, a transit time of 10 yr in the upper basin, a short renewal rate of lake waters and their infiltration toward the aquifer are estimated. GCM paleoclimatic simulations over the last millennium were introduced into a rainfall-runoff model (GR2M) and the lake level model. It shows the difficulty to reconcile lake level records from paleohydrological modeling. The detection of thermonuclear 36Cl together with stable isotopic composition of groundwaters allow to draw the present-day recharge distribution in the Quaternary aquifer. Present-day recharge occurs close to surface waters in 60% of the groundwater sampled and an evaporation between 85 and 98% of waters in the surrounding of Lake Chad is estimated. Groundwaters with a contrasted geochemical signature are stored in the center of the piezometric depressions, suggesting no present-day recharge. The deep waters of the CT, with water ages of 300 000 yr, show geochemical patterns indicative of an old and humid recharge period. These original data give new insights into paleorecharge in the Sahelian band.

<p>Inorganic chlorine (Clinorg) is generally considered to be inert and has been used as a tracer for groundwater movements. This assumption is thereby fundamental for current knowledge about soil biogeochemistry. However, recent work showed that Clinorg can be retained, i.e. immobilised, in soil, which contradicts the previous assumptions. The aim of this laboratory study was to investigate if the processes that immobilise Clinorg in soil are affected by molecular oxygen (O2), and if the immobilisation occurs in the top soil layer only or also further down were the soil structure is different from the upper soil layer. Two experimental set-ups have been established. In the first experiment regarding the O2 regime (OXANIS), the immobilisation of Clinorg was studied in soil under oxic and anoxic conditions, respectively. In a second incubation study (SOLIS) the immobilisation was studied under oxic conditions in different layers of a coniferous forest soil. To investigate the immobilisation of Clinorg, a method using radiolabelled chloride 36 (36Clinorg) was applied. The use of radiolabelled chloride is an excellent and reliable method for studying transformation processes in soil systems. The results of the laboratory study showed that Clinorg retention rates under oxic conditions were much higher than retention rates under anoxic conditions, indicating an important role of O2. Furthermore, the immobilisation of Clinorg occurred in all soil layers were oxygen is provided, but rates were highest in the top soil layer (organic layer, O-horizon). Clearly, O2 influenced the net Clinorg retention, but additional studies are required to identify the processes behind this result. The calculated immobilisation rates for Clinorg in the three soil horizons correspond to the amount of organic material detected in the different soil horizons indicating a strong connection between the occurrence of organic matter in soil and the immobilisation of Clinorg.</p>

Inorganic chlorine (Clinorg) is generally considered to be inert and has been used as a tracer for groundwater movements. This assumption is thereby fundamental for current knowledge about soil biogeochemistry. However, recent work showed that Clinorg can be retained, i.e. immobilised, in soil, which contradicts the previous assumptions. The aim of this laboratory study was to investigate if the processes that immobilise Clinorg in soil are affected by molecular oxygen (O2), and if the immobilisation occurs in the top soil layer only or also further down were the soil structure is different from the upper soil layer. Two experimental set-ups have been established. In the first experiment regarding the O2 regime (OXANIS), the immobilisation of Clinorg was studied in soil under oxic and anoxic conditions, respectively. In a second incubation study (SOLIS) the immobilisation was studied under oxic conditions in different layers of a coniferous forest soil. To investigate the immobilisation of Clinorg, a method using radiolabelled chloride 36 (36Clinorg) was applied. The use of radiolabelled chloride is an excellent and reliable method for studying transformation processes in soil systems. The results of the laboratory study showed that Clinorg retention rates under oxic conditions were much higher than retention rates under anoxic conditions, indicating an important role of O2. Furthermore, the immobilisation of Clinorg occurred in all soil layers were oxygen is provided, but rates were highest in the top soil layer (organic layer, O-horizon). Clearly, O2 influenced the net Clinorg retention, but additional studies are required to identify the processes behind this result. The calculated immobilisation rates for Clinorg in the three soil horizons correspond to the amount of organic material detected in the different soil horizons indicating a strong connection between the occurrence of organic matter in soil and the immobilisation of Clinorg.

Chlorinated organic compounds (Clorg) are produced naturally in soil. Formation and degradation of Clorg affect the chlorine (Cl) cycling in terrestrial environments and chlorine can be retained or released from soil. Cl is known to have the same behaviour as radioactive chlorine-36 (36Cl), a long-lived radioisotope with a half-life of 300,000 years. 36Cl attracts interest because of its presence in radioactive waste, making 36Cl a potential risk for humans and animals due to possible biological uptake. This thesis studies the distribution and cycling of chloride (Cl–) and Clorg in terrestrial environments by using laboratory controlled soil incubation studies and a forest field study. The results show higher amounts of Cl– and Clorg and higher chlorination rates in coniferous forest soils than in pasture and agricultural soils. Tree species is the most important factor regulating Cl– and Clorg levels, whereas geographical location, atmospheric deposition, and soil type are less important. The root zone was the most active site of the chlorination process. Moreover, this thesis confirms that bulk Clorg dechlorination rates are similar to, or higher than, chlorination rates and that there are at least two major Clorg pools, one being dechlorinated quickly and one remarkably slower. While chlorination rates were negatively influenced by nitrogen additions, dechlorination rates, seem unaffected by nitrogen. The results implicate that Cl cycling is highly active in soils and Cl– and Clorg levels result from a dynamic equilibrium between chlorination and dechlorination. Influence of tree species and the rapid and slow cycling of some Cl pools, are critical to consider in studies of Cl in terrestrial environments. This information can be used to better understand Cl in risk-assessment modelling including inorganic and organic 36Cl. / Klorerade organiska föreningar (Clorg) bildas naturligt i mark och påverkar klorets kretslopp genom att de stannar kvar längre i marken. Detta stabila klor anses ha samma egenskaper som klor-36, som är en långlivad radioisotop med en halveringstid på 300 000 år. Klor-36 förekommer i olika typer av radioaktivt avfall och om klor-36 sprids i naturen finns det en potentiell risk för människor och djur genom biologiskt upptag. Syftet i denna avhandling är att öka kunskapen om fördelningen och cirkulationen av klorid (Cl-) och Clorg i terrestra miljöer med hjälp av studier i laboratoriemiljö samt en fältstudie i skogsmiljö. Resultaten visar att bildningshastigheten av Clorg är högst i barrskogsjord och rotzonen tycks vara en aktiv plats. Det finns också en större mängd Cl- och Clorg i barrskogsjordar än i betesmark och jordbruksmark. Den mest betydande faktorn som styr halterna av Cl- och Clorg är trädsort, medan geografiskt läge, atmosfäriskt nedfall, och jordmån är av mindre betydelse. Bildning och nedbrytning av Clorg sker med liknande hastigheter, men det tycks finnas två förråd av Clorg i jorden varav ett bryts ner snabbt och ett mer långsamt. Bildningshastigheten av Clorg är lägre i jordar med höga halter av kväve medan nedbrytningshastigheterna inte påverkas av kväve. Slutsatsen från studiernas resultat är att klor i hög grad är aktivt i mark och att Cl- och Clorg halterna bestäms av en dynamisk jämvikt mellan bildning och nedbrytning av Clorg. I studier av klor i terrestra miljöer bör trädsorters inverkan och nedbrytning av olika klorförråd beaktas då det kan ge varierande uppehållstider av Cl- och Clorg i mark. Denna information är viktig vid riskbedömningar av hur radioaktivt klor kan spridas och cirkulera vid en eventuell kärnkraftsolycka.

Ce travail présente les résultats de l'analyse tectonique des deux décrochements dextres majeurs de la chaîne du Zagros formée lors de la collision des plaques Arabie/Eurasie au Néogène. La Main Recent Fault (MRF), marquant la limite nord-occidentale du Zagros, accommode une partie de l'obliquité de la convergence Arabie/Eurasie. Dans le Zagros central, la faille de Kazerun (KF), faille de socle de direction NS, recoupe entièrement la largeur de la chaîne. Elle est associée à des failles décrochantes, dont la faille de Karehbas, qui définissent un éventail ouvert vers le SE et pointant vers la terminaison SE de la MRF.<br />L'étude structurale et cinématique de ces failles permet de documenter une ré-organisation des structures et de la déformation dans le Zagros au cours du Néogène. Entre 9 et 5 Ma, la déformation transpressive distribuée à l'arrière de la chaîne a cessé au moment de la mise en place de la MRF impliquant le partitionnement de la convergence. Vers 3 Ma, la terminaison SE de la MRF s'est connectée à la terminaison nord de la KF. Par l'intermédiaire des failles du Zagros central formant le système en éventail, le déplacement de la MRF se voit dès lors distribué vers l'est sur les plis et les chevauchements du Zagros oriental. A l'échelle du Zagros, ces failles peuvent donc être perçues comme formant la terminaison en queue de cheval de la MRF.<br />L'analyse de marqueurs géomorphologiques datés (datation 36Cl, datation U/Th) et décalés par ces failles permet de déterminer le taux de déplacement horizontal le long des décrochements sur les derniers 140 ka. Il est de 6 ± 1 mm/an pour la MRF. Il varie du nord au sud de la KF de 4 mm/an à presque 0 mm/an. Il est de 6 ± 1.5 mm/an pour la faille de Karebhas. Ces vitesses, au regard des données GPS disponibles, permettent de conclure à un partitionnement total de l'obliquité de la convergence le long de la MRF, et à un transfert progressif du mouvement de la MRF du NW vers le SE sur les terminaisons courbées et chevauchantes des trois zones de failles de la KF et des failles associées. <br />L'activation de ce système de failles dextres est liée à la ré-organisation de la collision Arabie-Eurasie, à 5 ± 2 Ma. L'hypothèse d'un détachement du panneau lithosphérique Arabique subduit sous le Zagros et l'Iran central est considéré comme une cause de la mise en place du partitionnement.

Notre capacité à anticiper les futurs forts séismes dépend de notre connaissance des événements passés. Or cette connaissance est limitée, faute de méthodes simples pour les identifier et de données pour les décrire. Notre objectif a ainsi été double : 1) Améliorer une méthode d'identification des séismes passés, -celle basée sur la datation des phases d'exhumation sismique de plans calcaires de failles normales par la mesure de leur contenu en 36Cl in-situ cosmogénique ; 2) Utiliser cette méthode pour acquérir de nombreuses données documentant les derniers grands séismes sur des failles cibles. Nous avons ainsi développé un nouveau protocole de modélisation des concentrations en 36Cl. L'originalité du protocole est de prendre en compte tous les facteurs intervenant dans la production du 36Cl et d'intégrer leurs incertitudes. Nous améliorons ainsi significativement la méthode 36Cl et quantifions les incertitudes qu'elle entraîne sur les nombres, âges et déplacements des séismes identifiés. Nous avons aussi collecté ~1000 échantillons à la surface de 11 plans de faille normale exhumés sismiquement (15 sites), dans la région Lazio-Abruzzo (Italie) site des séismes de l'Aquila (04-2009, Mw 6.3, ~300 victimes) et d'Avezzano (1915, Mw 7, ~30 000 victimes). La modélisation de 500 mesures 36Cl effectuées documente le fonctionnement sismique passé (14 ka) de 4 failles majeures, et suggère que celles-ci ont principalement rompu lors de phases paroxysmales (3-4 forts séismes en 2-4 ka), séparées par des phases quiescentes. Les courbes d'occurrence des séismes suggèrent que la région du Fucino présente un risque sismique élevé.

Numerous previous studies of GABAAR ligands have suggested that GABAAR agonists must be zwitterionic and feature an intercharge separation similar to that of GABA (approx. 4.7-6.0 Ã ). We have demonstrated that monomeric, homodimeric and heterodimeric non-zwitterionic GABA amides are partial, full, or superagonists at the murine GABAA receptor (GABAAR). The agonism of these GABA amides is comparable to that of THIP, as shown by in vitro assay results. The assay data indicate that the agonism of GABA amides is tether length-dependent. Optimum agonism is achieved with a tether length of four methylenes in GABA amide dimers and in GABA amides bearing pendant amide or amino groups. We have further investigated the structure-activity relationship for GABA amides on the GABAAR by performing structural modifications to both the superagonist 2c and the agonist 6c. Synergism and [3H]muscimol binding experiments show that 2c binds to the same sites as GABA. Structural modification of 2c demonstrated that partial rigidification of the tether eliminated agonism and caused ligands to behave as weak competitive antagonists. We have also investigated the agonism of four ZAPA derivatives in 36Cl- uptake functional assay. Two of them are found to be as potent as GABA. In our studies of 1,4-benzodiazepines, our goal was to synthesize three different subtypes of quaternary 1,4-benzodiazepines by use of the memory of chirality (MOC) strategy. Disappointingly, most of the deprotonation/alkylations failed, due to various reasons. The failure of the reactions of (S)-alanine-derived tetrahydro-1,4-benzodiazepin-3-ones was probably due to either the unexpected side reactions or the steric hindrance of enolate alkylation. In the case of tetrahydro-1,4-benzodiazepin-2-ones, computational studies suggested that steric hindrance by both the benzo ring and N4-allyl group might retard deprotonation at C3 by bulky bases like KHMDS or LDA. Finally, (S)-serine-derived 1,4-benzodiazepin-2-ones and their elimination products (ï ¡-methylene benzodiazepines) were prepared. These proved unreactive towards deprotonation/alkylations and conjugate additions, respectively. The low reactivity of the ï ¡-methylene benzodiazepines towards nucleophiles was attributed to highly delocalized LUMOs that failed to direct nucleophiles to the ï ¢-carbons. / Ph. D.

La mesure et la modélisation des concentrations en $^{36}$Cl accumulé au sein d'un plan de faille normal permet d'estimer l'âge et le glissement des forts séismes passés ayant successivement exhumé ce plan de faille. Si cette méthode présente l'avantage de fournir des enregistrements paléo-sismologiques continus sur des périodes de temps relativement longues (10 000 à 20 000 ans), la modélisation de données repose jusqu’à présent sur un modèle direct qui permet difficilement d'attester de l'unicité du scenario proposé, et d'estimer précisément les incertitudes associées, et ne tient pas compte de l'histoire long-terme du plan de faille, avant son exhumation post-glaciaire (héritage). Nous avons développé dans un premier temps un nouveau modèle qui inclut l’histoire d'héritage, et mis en place une procédure d'inversion des données permettant de 1) déterminer l'ensemble des paramètres de l'histoire sismique d'exhumation, 2) d’attester de l'unicité du scénario proposé, et 3) de contraindre précisément ses incertitudes. Nous appliquons notre méthode d’inversion à 11 failles des Apennins Centraux et montrons une grande variabilité dans leur activité sismique au cours des derniers 10 000 à 45 000 ans, avec des accélérations représentant 2 à 20 fois la vitesse long-terme de la faille. Nos résultats suggèrent en particulier que l'activité sismique des failles des Apennins Centraux pourrait être contrôlée par les propriétés intrinsèques des failles (vitesse long-terme, longueur, segmentation, état de maturité structurale), ainsi que par des processus d'interactions visco-élastiques agissant entre les failles. / The use of $^{36}$Cl cosmogenic nuclide as a paleo-seismological tool to determine the seismic history of normal faults provide continuous records over the past 10 000 to 20 000 yrs. The modeling of the $^{36}$Cl concentrations measured at the surface of an exhumed fault-plane allows determining the age and the displacement of the past seismic events that successively exhumed the fault-plane. The available modeling approach is however unable to attest for the unicity of the inferred scenario, which makes the estimate of the associated uncertainties difficult. An other limitation concerns the long-term history of the fault-plane prior its post-glacial exhumation (inheritance), that is not fully accounted for in this model (Schlagenhauf et al., 2010). We have developed a reappraisal of this model that accounts for the inheritance history, and includes a procedure of data inversion to 1) determine all parameters of the exhumation history at once, 2) attest for the unicity of the proposed scenario, and 3) precisely determine the associated uncertainties. Applying our new modeling to 11 normal faults previously studied in Central Apennines, we observe a large variability of their seismic activity over the last 10 000 - 45 000 yrs, with slip-rate acceleration reaching 2-20 times their long-term slip-rate. In particular, our results suggest that the seismic activity of normal faults in Central Apennines could be controlled by intrinsic properties of the faults (such as their long-term slip-rate, fault-length, segmentation, state of structural maturity), and by visco-elastic stress transfers between faults.