Dans le but de mieux comprendre les facteurs agissant sur le milieu fluvial à l’échelle plurimillénaire, ainsi que les effets de la dynamique alluviale sur la préservation de l’information archéologique, une étude géoarchéologique a été menée sur quatre fenêtres des vallées de la Loire, de la Saône et du Doubs en Bourgogne (France). À partir de sites de franchissement romains et d’un pont médiéval, retrouvés dans le chenal actuel, puis en étendant les recherches à d’autres secteurs, l’évolution des lits mineur et majeur au cours de l’Holocène a été reconstituée. Des informations de natures diverses, datées et spatialisées, ont été croisées : pour les deux derniers siècles, principalement les plans et vues aériennes contemporains, tandis que les périodes plus anciennes sont abordées grâce aux indices archéologiques, à l’analyse géomorphologique du lit majeur et, principalement, aux archives sédimentaires. Ces dernières ont été analysées du point de vue de la sédimentologie de faciès afin d’identifier les processus à l’origine des dépôts. Les grandes étapes de l’évolution des trois grands cours d’eau étudiés, une fois identifiées et datées, ont été confrontées aux données existantes afin d’interroger l’influence qu’ont pu avoir les fluctuations climatiques et les activités humaines sur la dynamique alluviale. La reconstitution de l’évolution du milieu au cours de l’Holocène permet enfin d’aborder la question de la conservation des données archéologiques en domaine alluvial, propice à l’implantation humaine, mais où l’information est la plupart du temps masquée par une succession de processus taphonomiques. / A geoarchaeological study was led on four sections of the valleys of the Loire, Saône and Doubs rivers (Burgundy, France) in order to point out the factors influencing the alluvial dynamics on a multimillennial scale, and their effects on the preservation of archaeological information. Investigations started by roman and medieval remains of bridges discovered in active channels, were then carried out on larger parts of alluvial plains, and altogether allowed the evolutions of the channels during the Holocene period to be deducted. Various types of information on alluvial characteristics were crossed through time and space: ancient maps and XXth century or aerial photographs for centennial scale, archaeological data, geomorphological analysis, but mostly alluvial deposits for older periods. Facies analyses on fluvial sediments led to the identification and the reconstitution of successive sedimentary environments through time. The main steps of the evolution of the three rivers, after being identified and dated, were compared to previous studies in order to estimate the respective roles of climatic changes and anthropic influence on alluvial dynamics, on this regional scale, during the Holocene. Preservation of archaeological information in fluvial deposits is therefore discussed here, to reach a better understanding of taphonomic issues in such environmennts, which are potentially rich in archaeological remains.

Les processus anthropiques et naturels modifient et régulent la concentration et le stockage du carbone (C) et du mercure (Hg) dans les sédiments des lacs boréaux. Cependant, la manière dont ces deux éléments sont couplés dans les sédiments de lacs largement répandus et la manière dont leurs concentrations, leur composition et leur couplage ont pu changer dans les archives sédimentaires restent mal comprises. Ici, nous avons mesuré la concentration de Hg et de C dans les sédiments de surface de 42 lacs (dont 5 lacs inondés par des barrages hydroélectriques) dans trois régions boréales du Québec et nous avons obtenu des carottes de sédiment de ~1m dans deux de ces régions, allant de la région de la Baie James (JB) à l'ouest jusqu’à la Côte-Nord à l'est. Nous avons constaté que la concentration de Hg total (THg) était plus élevée dans les sédiments récents (post-industriels), probablement en raison des perturbations anthropiques ainsi que du contexte environnemental et climatique. La concentration de THg augmente avec un pourcentage plus élevé de C total (%TC) dans les sédiments à l'intérieur des carottes de sédiments et entre elles, avec des pentes plus élevées pour les relations THg-%TC dans les sédiments récents. La fluorescence de la matière organique dissoute (MOD) dans l'eau interstitielle était un bon prédicteur du THg dans les carottes de sédiments JB, probablement en raison d'une affinité préférentielle et le co-transport du THg avec la matière organique de type humique. Il existe une variabilité inter-régionale de la concentration de THg et du pourcentage de matière organique (%OM) dans les sédiments de surface, avec une distinction inter-régionale (HSP, JB, VRD) liée au contexte géographique (par exemple, profondeur du lac, superficie, altitude, chimie de l'eau). Ces résultats suggèrent des niveaux de variation naturels et anthropiques en termes de concentration et de composition de la MO et du Hg s'accumulant dans les sédiments, avec une augmentation préférentielle de l'accumulation du Hg dans les sédiments récents qui est associée à des groupes spécifiques de MO d'origine terrestre. Les réponses des lacs aux changements futurs ne seront peut-être pas homogènes, et une meilleure compréhension des facteurs géographiques du stockage du carbone et du mercure dans les sédiments lacustres permettra d'améliorer la prévision de ces éléments imparfaitement couplés au niveau des bassins versants. / Anthropogenic and natural processes modify and regulate carbon (C) and mercury (Hg) concentration and storage in boreal lakes sediments. However, how these two elements are coupled in sediments of widely distributed lakes and how their concentrations, composition and coupling may have changed over sediment records remain poorly understood. Here, we measured the concentration of Hg and C in surface sediments of 42 lakes (including 5 lakes flooded by hydro-electric damming) in three boreal regions of Quebec, Canada and further obtained ~1m sediment records in two of these regions, ranging from the James Bay (JB) area to the west to the Cote-Nord area to the east. We found that total Hg (THg) concentration was higher in recent sediments (post-industrial), likely because of anthropogenic disturbance as well as environmental and climatic context. THg concentration increased with a higher percent total C (%TC) in sediments within and among sediment cores, with higher slopes for the THg-%TC relationships for recent sediments. Porewater dissolved organic matter (DOM) fluorescence was a good predictor of THg in JB sediment core, likely because of a preferential affinity and co-transport of THg with humic-like material. There was inter-regional variability in THg concentration and percent organic matter (%OM) in surface sediment with inter-regional distinction (HSP, JB, VRD) related to geographic context (e.g. lake depth, area, elevation, water chemistry). These results suggest natural and anthropogenic levels of variation both in terms of the concentration and composition of OM and Hg accumulating in sediments, with a preferential increase in Hg accumulation in recent sediments that is associated with specific groups of terrestrial-derived OM. Lake responses to future changes may thus not be homogeneous, and a better understanding of the geographic drivers of C and Hg storage in lake sediments will help improve prediction of these imperfectly coupled elements at the watershed level.

Ce projet de recherche porte sur l’étude de la contamination de la côte libanaise par les composés organiques (HAP, DDE) et par les éléments-trace métalliques (Hg, Pb principalement). Les travaux sur les compartiments sédimentaires et biologiques de la côte libanaise constituent deux parties aux problématiques et aux approches distinctes autour desquelles s’articule cette thèse. Dans la première partie, l’analyse d’une carotte sédimentaire datée prélevée sur le plateau continental du Sud du Liban a permis de reconstituer l’historique de contamination dans le bassin Levantin. Les analyses de contaminants dans les sédiments de la carotte C1 combinés à la datation aux 210Pb et 137Cs ont permis d’obtenir un enregistrement fiable des variations du dépôt de mercure, de plomb et de HAP sur le plateau continental libanais, dans le bassin Levantin. Bien que les concentrations et les flux soient relativement faibles, une augmentation en deux phases des concentrations est bien mise en évidence par le profil sédimentaire de C1. Le charbon est identifié comme source principale de Pb, de Hg et de HAP dans le bassin Levantin entre la moitié du 19ème siècle et la moitié du 20ème siècle. Les résultats des ratios isotopiques du Pb et des ratios diagnostiques de HAP appuient ce constat. Les archives sédimentaires dans la carotte C1 fournissent un signal du dépôt de contaminants à l’échelle globale probablement lié aux sources d’émissions atmosphériques en provenance d’Europe Centrale et de l’Est. Dans la seconde partie, une étude de la contamination par les HAP du littoral libanais est menée suite à la marée noire résultant du conflit armé israélo-libanais en 2006. Une approche de biomonitoring sur trois ans utilisant l’espèce de moules invasives Brachidontes variabilis a été développée. Les résultats indiquent une décroissance progressive des concentrations de HAP dans l’écosystème intertidal du littoral libanais. La contamination par les HAP du fioul en zone subtidale en 2007 est nettement plus faible. Cependant la signature des HAP dans les tissus de moules prélevées trois ans après la marée noire indique toujours la présence des composés du fioul de Jiyeh. La contamination est particulièrement persistante dans certaines zones fortement touchées par la nappe de fioul en 2006. Il apparaît que l’état initial pré-marée noire n’a pas été atteint, même trois ans après la marée noire de Jiyeh. L’examen détaillé de l’évolution spatiale et temporelle de la contamination par les HAP de l’environnement intertidal est présenté dans ce volet de notre étude. / This research project aims at the study of the contamination of the Lebanese coast by PAHs, DDE, Hg and Pb. The research work is divided into two distinct parts concerning two environmental compartments (sedimentary and biological) and it addresses different questions and approaches. In the first part, the study of a dated sediment core raised from the continental shelf in southern Lebanese coast allowed reconstructing the contamination history in the Levantine basin. The contaminants’ analysis as well as 210Pb and 137Cs datation allowed obtaining a reliable record of mercury, lead and PAHs sedimentary deposition in the Lebanese continental margin in the Levantine basin. Although concentrations and fluxes are relatively low, a two-phase increase of concentration is found using C1 core sedimentary profiles. Coal was identified as the main source of Pb, Hg and PAHs in the Levantine basin between the mid 19th and the mid 20th century. Ratios of Pb stable isotopes and PAH diagnostic ratios support this assumption. The studied sedimentary archives provide also information on the deposition of contaminants on a global scale possibly related to atmospheric emissions mainly from Central and Eastern Europe. In the second part of the thesis, the study of contamination by PAHs of the Lebanese coast was undertaken following an oil spill in the south of Lebanon, which occurred after the bombardment by the Israeli military of the electric power plant in Jiyeh in 2006. We have set-up a biomonitoring program with an invasive mussel specie Brachidontes variabilis over a three-year study. Results indicate a progressive decrease of PAH concentrations in the intertidal ecosystem of the Lebanese coast. Contamination of the subtidal zone in 2007 by Jiyeh fuel oil was significantly lower. However, Jiyeh fuel oil signature was still detectable in mussel tissues even three years after the oil spill. Contamination was found to be particularly persistent in some of the highly oiled sites. It appears that pre-spill state was still not reached even three years following the oil spill. Detailed investigation of spatio-temporal changes of intertidal mussels contamination by PAH is also presented in this part of the thesis.