Résumé indisponible / This PhD work is dedicated to investigate potentialities of phthalocyanines materials to realize a Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensor for Benzene, Toluene and Xylenes (BTX) detection in air. The goal is to develop a sensor-microsystem capable of measuring BTX concentrations quantitatively below the environmental guidelines with sufficient accuracy. To achieve these objectives, our strategies mainly focused on experimental works encompassing sensors realization, sensing material characterizations, development of gas-testing facility and sensor testing for different target gases. One of the main aims is to identify most appropriate phthalocyanine material for sensor development. After comparative sensing studies, tert-butyl-copper phthalocyanine based QCM device is found as most sensitive and detail metrological characteristics are further investigated. Results show repeatable, reversible and high magnitude of response, low response and recovery times, sub-ppm range detection limit, high resolutions and combined selectivity of BTX gases among common atmospheric pollutants. Special focus is given to understand the gas/material interactions which are achieved by (a) XRD and SEM characterizations of sensing layers, (b) formalization of a two-step adsorption model and (c) assessing extent of diffusion of target gas in sensing layer. At last, possible ageing of sensor and suitable storage conditions to prevent such effect are investigated.

La famille des Astéracées est économiquement très importante, car beaucoup de ses plantessont cultivées principalement pour leurs valeurs alimentaires dont la laitue (Lactuca), lachicorée (Cichorium) et le tournesol (Heliantus annuus) cultivé pour son huile. Une despropriétés typiques de cette famille, dont fait partie le Silybum marianum, est la richesse deses huiles en divers composés naturels bénéfiques pour la santé. Actuellement et pour lesdécennies à venir, les maladies liées à l’âge constituent un problème majeur de santépublique. Prévenir leur apparition ou s'opposer à leur évolution est un objectif majeur. Dansce contexte, les activités cytoprotectrices de l'huile de graines de Silybum marianumoriginaires de différentes régions de la Tunisie ont été étudiées sur le modèled’oligodendrocytes murins 158N en utilisant le 7-cétocholestérol (7KC) comme agentcytotoxique. Le 7KC a été utilisé car il est augmenté dans le plasma, le liquide céphalorachidienet/ou certains tissus (paroi vasculaire et intestinale, rétine, cristallin, cerveau) depatients atteints de maladies liées à l’âge (maladies cardiovasculaires, maladie d'Alzheimer,dégénérescence maculaire liée à l’âge, cataracte) ou de maladies inflammatoires évolutives del’intestin. Le 24S-hydroxycholestérol (24S-OHC) a aussi été utilisé car il est augmenté dans lecerveau aux stades précoces de la maladie d’Alzheimer. Afin de déterminer la composition del'huile de Silybum marianum (acides gras, tocophérols, polyphénols, phytostérols) diversestechniques physicochimiques et de chromatographie liquide et gazeuse ont été utilisées. Lespropriétés anti-oxydantes de l'huile de Silybum marianum ont été définies par les tests KRL,FRAP et DPPH et les propriétés cytoprotectrices par des techniques complémentaires demicroscopie, de cytométrie en flux et de biochimie. Les études sur la compositionphysicochimique des huiles des graines de Silybum marianum de différentes régions de laTunisie (Bizerte, Sousse, Zaghouan) ont montré que ces dernières sont riches en Vitamine E(α-tocophérol) et sont fortement anti-oxydantes. Les acides gras majeurs sont l'acidelinoléique (C18:2) (valeurs comprises entre 57,0% et 60,3%) et l'acide oléique (C18:1) (lesvaleurs se situent entre 15,5% et 22,4%). Trois acides phénoliques ont également étéidentifiés (vanillique, p-coumarique et silybine), avec une prédominance de l'acide vanillique.Sur les cellules 158N, ces huiles atténuent la cytotoxicité du 7KC et du 24S-OHC: perted'adhérence cellulaire, altération de la membrane plasmique, dysfonctionnementmitochondrial, surproduction d’espèces réactives de l’oxygène, induction de l'apoptose(condensation et / ou fragmentation nucléaire, activation de la caspase-3 et clivage PARP) etautophagie (activation de LC3-I en LC3-II). L'atténuation des effets cytotoxiques du 7KC etdu 24S-OHC observée avec les huiles de Silybum marianum est de l'ordre de celle observéeavec l’α-tocophérol utilisé comme témoin positif. La composition chimique et les résultatsobtenus cellules 158N sont en faveur d’effets bénéfiques de l’huile de Chardon-Marie sur lasanté humaine et la prévention de certaines maladies liées à l’âge. / The family Asteraceae is economically very important because many of its plants are grownmainly for their food values including lettuce (Lactuca), chicory (Cichorium) and sunflower(Heliantus annuus) grown for its oil. One of the typical properties of this family, whichincludes Silybum marianum, is the richness of its oils in various natural compounds beneficialto health. Currently and for decades to come, age-related diseases are a major public healthproblem. Preventing their appearance or opposing their evolution is a major objective. In thiscontext, the cytoprotective activities of Silybum marianum seed oil originating from differentarea of Tunisia were studied on the 158N murine oligodendrocyte model using 7-ketocholesterol (7KC) and 24S-hydroxycholesterol (24S-OHC) as a cytotoxic agent. The 7KChas been used because it is increased in plasma, cerebrospinal fluid and / or tissues (vascularand intestinal wall, retina, lens, brain) of patients with age-related diseases (cardiovasculardiseases, Alzheimer's disease, age-related macular degeneration, cataract) or inflammatorybowel disease. The 24S-OHC was used because it is increased in the brain at the early stagesof Alzheimer’s disease. In order to determine the composition of Silybum marianum oil (fattyacids, tocopherols, polyphenols, phytosterols) various liquid and gas chromatographytechniques were used. The anti-oxidant properties of Silybum marianum oil were defined byKRL, FRAP and DPPH tests and cytoprotective properties by complementary microscopy,flow cytometry and biochemistry techniques. Studies on the physicochemical composition ofSilybum marianum seeds oils from different regions of Tunisia (Bizerte, Sousse, Zaghouan)have shown that the latter are rich in vitamin E (α-tocopherol) and are strongly antioxidant.The major fatty acids are linoleic acid (C18:2) (values between 57.0% and 60.3%) and oleicacid (C18:1) (values between 15.5% and 22.4%).. Three phenolic acids have also beenidentified (vanillic, p-coumaric and silybin), with a predominance of vanillic acid. On 158Ncells, these oils attenuate the cytotoxicity of 7KC and 24S-OHC: loss of cell adhesion,alteration of the plasma membrane, mitochondrial dysfunction, overproduction of reactiveoxygen species, induction of apoptosis (nuclear condensation and / or fragmentation). ,activation of caspase-3 and PARP cleavage) and autophagy (activation of LC3-I in LC3-II).The attenuation of cytotoxic effects of 7KC and 24S-OHC observed with Silybum marianumoils is of the order of that observed with α-tocopherol used as a positive control. The chemicalcomposition and results obtained on 158N cells are in favor of the beneficial effects of milkthistle oil on human health and on its ability to prevent some age-related diseases.

La pollution atmosphérique constitue de nos jours un enjeu sociétal majeur, tant pour ses conséquences néfastes sur la santé humaine que sur l'environnement. L'objectif général de ce présent travail était de déterminer le niveau de la pollution atmosphérique dakaroise, extérieure et intérieure, et d'évaluer son impact sanitaire au sein de la population urbaine. Les particules fines (PM₂.₅) et une fraction plus grossière (PM>₂.₅) échantillonnées sur un site urbain de Dakar (HLM), caractérisées par de fortes émissions du trafic routier, ont été comparées aux particules échantillonnées dans une zone rurale, Toubab Dialaw, située à environ 40 kms de Dakar. Les caractéristiques physicochimiques des échantillons ont révélé que les particules différaient par leurs propriétés physiques (surface) et chimiques (en termes de CHN, métaux, ions, paraffines, COV et HAP) de 65 à 75 % plus élevées dans les échantillons urbains. Selon les différentes sources et les différentes propriétés physiques et chimiques, la réponse inflammatoire (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8) et les dommages oxydatifs (protéines carbonylées totales et 8-OHdG) se sont révélés plus importants dans les cellules bronchiques BEAS-2B exposées aux particules urbaines. La campagne de mesure de la qualité de l'air a montré que l'intérieur du bus était plus pollué en PM₁₀, CO, CO₂ et NO que le marché et les sites intérieurs urbains et ruraux. La comparaison de la qualité de l'air entre les sites intérieurs et extérieurs a révélé que, particulièrement dans les zones urbaines, la qualité de l'air intérieur pouvait être moins bonne que celle des sites extérieurs correspondants. Le suivi de l'exposition individuelle aux polluants a montré que les ménagères de la zone urbaine et rurale étaient plus exposées que les professionnels à la pollution de l'air, confirmant les observations précédentes d'un niveau d'exposition potentiellement plus élevé des polluants dans l'environnement intérieur. Cependant, il convient de tenir compte du niveau d'exposition des commerçants et des conducteurs d'autobus résultant de l'échappement du trafic avec des véhicules souvent anciens, mal entretenus et non contrôlés, en raison des niveaux élevés de polluants gazeux rapportés ici. / Air pollution is nowadays a major societal challenge, as much for its harmful consequences on human health as on the environment. The general objective of this work was to determine the level of Dakar air pollution, outdoor and indoor, and to assess its health impact in the urban population. Fine particles (PM₂.₅) and a coarser fraction (PM>₂.₅) sampled at an urban site in Dakar (HLM), characterized by high road traffic emissions, were compared with particles sampled at a rural area, Toubab Dialaw located about 40 km from Dakar. The physicochemical characteristics of samples revealed that PMs differ for their physical (surface area) and chemical properties (in terms of CHN, metals, ions, paraffins, VOCs and PAHs) that were 65 to 75 % higher in urban samples. In accordance with the different sources and different physical and chemical properties, the inflammatory response (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8) and the oxidative damage (total carbonylated proteins and 8-OHdG) were found higher in bronchial BEAS-2B cells exposed to urban PMs. The air quality measurement campaign showed that the bus interior was more polluted with PM₁₀, CO, CO₂ and NO than the market and the urban and rural indoor sites. The comparison of air quality between indoor and outdoor sites revealed that, particularly in urban areas, indoor air quality may be worse than the corresponding outdoor one. Monitoring individual exposure to pollutants showed that housewives in urban and rural sites were more exposed than professionals to air pollution, confirming previous observations of potential higher individual exposure level to pollutants in indoor environment. However, exposure level of traders and bus drivers that would result from the exhaust of traffic with often old, poorly maintained and uncontrolled vehicles has to be taken into consideration due the higher levels of gaseous pollutants here reported.

La pollution atmosphérique particulaire constitue un facteur de risque majeur pour la santé humaine. En dépit des nombreuses études réalisées, les mécanismes d'action sous-jacents à l'exposition aux particules et responsables des effets physiopathologiques observés restent encore mal connus. Notre travail a consisté en la collecte d'aérosols particulaires sur 2 sites urbains (Fann et Faidherbe) dans la ville de Dakar (Sénégal) et un site rural (Ngaparou). Les sites urbains sont caractérisés par un trafic automobile dense avec le site de Fann présentant une circulation majoritaire de véhicules de transport en commun alors qu'à Faidherbe le trafic est constitué en majorité de véhicules particuliers. la caractérisation physico-chimique des trois échantillons particulaires a montré une granulométrie fine (96% < 2,5 μm), donc capables de pénétrer profondément dans les poumons, des surfaces spécifiques comprises entre 8 et 13m²/g pouvant adsorber à leur surfaces des substances potentiellement toxiques. Leur composition chimique, riche en éléments inorganiques et organiques, démontre la diversité de leur sources (naturelle et anthropique). Après évaluation de leur cytotoxicité dans les cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B), nous avons montré la capacité de ces aérosols particulaires à induire l'activation métabolique de leur fraction organique par l'induction de l'expression génique des enzymes de métabolisation CYP1A1, 1B1 et NQO1. Nous n'avons pas observé de réponse significative dans le processus d'altération oxydative via la péroxydation lipidique (MDA) et le statut du glutathion (GSSG/GSH). En revanche nous avons montré l'implication de ces aérosols particulaires dans le développement de la réponse inflammatoire par l'expression et la sécrétion significative de cytokines TNF-α, IL-1β, IL-6 et IL-8.

Au cours de l’élaboration des peintures rupestres, divers matériaux colorants peuvent être mobilisés et produire des vestiges archéologiques liés aux différentes étapes de la préparation de la matière picturale. À Nawarla Gabarnmang, site majeur d’art rupestre Jawoyn (Terre d’Arnhem, Territoire du Nord – Australie), les fouilles archéologiques ont mis au jour un grand nombre de ce type de vestiges. La séquence archéologique, obtenue par datation au 14C, a révélé la présence de dépôts culturels parmi les plus anciens connus en Australie, avec une occupation du site qui s’étend de ≥48 000 ans cal BP jusqu’au début du XXème siècle. Plafonds et piliers du site présentent plusieurs générations de peintures ; les plafonds du site contiennent à eux seuls près de 1400 entités graphiques. La place de cet art interroge : est-il l’expression des premiers Hommes arrivés sur le continent australien il y a près de 50 000 ans ou le témoin d’occupations plus récentes ? Caractérisé par la superposition de plusieurs générations de peintures qu’on ne peut dater de manière « directe » en raison de la nature minéralogique des composants des peintures, la définition de leur chronologie constitue un fort enjeu de recherche. Menés d’emblée dans une approche intégrée, les premiers travaux ont permis d’étudier la chronologie et la nature des occupations, via les fouilles archéologiques, d’identifier les aménagements réalisés au cours des différentes phases d’occupation et de mettre en avant la richesse et la diversité de son répertoire artistique de même que l’abondance et la variété des vestiges associés à l’art rupestre. Afin d’appréhender au mieux la temporalité et les usages du site de Nawarla Gabarnmang depuis les premières occupations préhistoriques jusqu’aux fréquentations subactuelles, l’analyse des matières colorantes et colorées, retrouvées dans les carrés de fouille réalisés sous les panneaux peints des plafonds ou à l’aplomb des piliers décorés, permet de reconstituer les étapes de la chaîne opératoire ayant produit les matières picturales : de la source d’approvisionnement en matières premières, aux modes de transformation et de préparation (broyage, mélange avec charges et/ou liants, traitement thermique) jusqu’à leur application. La stratégie méthodologique mise en place couvre un large panel de techniques de caractérisation physico-chimique pour répondre aux problématiques soulevées par les différents vestiges associés à l’art rupestre. De l’observation macroscopique aux micro-analyses non invasives couplées à des analyses structurales, en passant par des techniques basées sur le rayonnement synchrotron, l’étude menée sur les matières colorantes et colorées a permis de révéler une diversité et une complexité de phases minérales utilisées dans l’art rupestre de Nawarla Gabarnmang. Croisée avec les données archéologiques, anthropo-géomorphologiques et pariétales, elle permet de proposer un cadre chronologique des différentes générations de peintures en lien avec les phases d’occupation qui ont marqué l’histoire du site. L’analyse des matières colorantes et colorées réalisée au cours de cette thèse constitue un vecteur de connaissances importantes et livre des informations complémentaires aux approches archéologique, géomorphologique et pariétale menées sur le site de Nawarla Gabarnmang. Les informations apportées par l’étude de ces matières permettent de renseigner tant sur les évolutions techniques et comportementales que sur l’implication culturelle de ce site, aussi bien dans ses dimensions spatiales que temporelles. / In the making of rock art, raw colouring material is used, thus providing many artifacts related to different steps of elaboration of pictorial matter. In the case of the important rock art site of Nawarla Gabarnmang in the Jawoyn country (Arnhem Land, North Territory – Australia), excavations have revealed a large number of such artifacts. The archaeological sequence from the floor deposits, radiocarbon-dated from ≥48,000 cal BP to the early twentieth century, has revealed some of the oldest known cultural deposits in Australia. The ceilings of the site contain well over 1400 still-visible paintings in multiple, superimposed layers. Countless additional paintings cover many of the rock pillars’ walls. This art raises questions: is it an expression of the first humans arrived on the Australian continent 50,000 years ago, or the evidence of recent occupation periods? Characterized by a succession of overlaid motifs, which cannot be “directly” dated because of the mineralogical nature of the rock paintings’ components, the determination of the age of the rock paintings represents a major issue. Through an integrated approach to the matter, the first results of the archaeological excavations enabled to study the chronology and the nature of activities, to identify the origins and transformations of the sheltered space through time, to highlight the richness and the diversity of its artistic work, as well as the abundance and the variety of the artifacts. To get a better insight into the temporality and the uses of Nawarla Gabarnmang since the first prehistoric activities until the recent periods, the analysis of the colouring and coloured matters, found in trial excavations under the painted panels on the ceilings or at the bottom of decorated pillars, allow us to rebuild the steps of the “chaîne opératoire” leading to the production of pictorial matter: from the sources of raw materials, the methods of transformation and preparation (grinding, mixing with mineral extenders and/or organic binders, heat treatment), to the application on the rock. To answer the questions raised by different artifacts, the methodological strategy includes a large range of microscopic and spectroscopic approaches. Subjected to macroscopic observations and non-invasive micro-analytical techniques along with structural techniques, as well as techniques using synchrotron radiation, the analysis of the colouring and coloured matters has revealed the variety and the complexity of mineral compounds used in the rock art of Nawarla Gabarnmang. Then, cross-referenced with archaeological, archaeomorphological and rock art studies, the physico-chemical characterization allows to suggest a chronological framework for the different superimposed layers linked to the periods of activities that marked the history of the site. The analysis of colouring and coloured matters undertaken by this thesis represents an important source of knowledge and delivers further informations to the geomorphological, archaeological and rock art studies carried out at the Nawarla Gabarnmang. The results provided by the study of these materials bring information as well on technical and behavioral evolutions, as on the cultural involvement of this site, not only in its spatial but also in its temporal dimensions.

La matière des eaux usées urbaines (ERU) subit des transformations au sein des filières « eau » et « boue » des stations d’épuration (STEP). Une fraction de la matière organique est systématiquement retrouvée en fin de traitement biologique sous forme particulaire et est, à ce titre, identifiée comme non biodégradable et notée XU. L’origine « exogène » i.e. provenant de l’ERU brute, ou « endogène », i.e, résidus générés par les processus microbiens, et la contribution quantitative des composés accumulés dans cette fraction XU ne sont pas identifiables simplement. Par ailleurs, si une faible bioaccessibilité et/ou une inadéquation entre leur nature chimique et le pool enzymatique présent peuvent être suspectées, les raisons de leur caractère réfractaire sont mal connues et constituent un frein pour optimiser la valorisation de la boue par digestion anaérobie. S’intéressant spécifiquement à la fraction organique réfractaire d’une boue d’épuration, ce travail de thèse s’est donc attaché à définir son origine, à quantifier sa proportion selon différentes conditions opératoires de STEP et à caractériser ses composés d’un point de vue physique et chimique. Une approche filière a tout d’abord été menée pour analyser la relation entre l’origine et la biodégradabilité d’une boue. Deux approches de caractérisation chimique ont été mises en œuvre : (i) Analyse directe de l’empreinte chimique globale par spectrophotométrie infrarouge (IR) en réflexion totale atténuée (ATR) ; (ii) Analyses moléculaires (fluorescence 2D et 3D, UV 210 et 280 nm, dosages biochimiques) de fractions solubilisées après déconstruction thermo-chimique de l’agrégat réfractaire. Associée à des analyses statistiques, l’utilisation de l’empreinte IR s’est révélée pertinente pour différencier chimiquement différentes matrices réfractaires et suivre l’évolution des empreintes au fil des unités de traitement d’épuration. Par ailleurs, l’utilisation combinée de techniques analytiques complémentaires a permis une caractérisation plus précise des familles de molécules impliquées. Enfin, l’empreinte IR s’est avéré un outil pertinent de caractérisation de l’effet d’un traitement thermique (60 à 95°C) ou chimique (hydrolyse acide et alcaline) sur la chimie de la fraction XU / Organic matter of urban wastewaters (WW) is modified all along the treatment units of a wastewater treatment plant (WWTP). A fraction of the organic matter systematically remains at the end of biological treatment, mainly aggregated in particulate form. It is thus classified as refractory organics, noticed XU. The “exogenous” origin (e.g. originated from the urban WW) or “endogenous” one (e.g. residues produced by the microbial processes) and the quantitative contribution of compounds accumulated into the XU fraction are difficult to identify. Limited bioaccessibility and/or inappropriate chemical characteristics can be suspected. However, the reasons of their non-biodegradability are not clearly identified that limits an optimal valorization of sewage sludge by anaerobic digestion (AD). Focusing specifically on the refractory COD fraction of sewage sludge, this research work attempts to define its origin, to quantify its proportion depending on the applied operating conditions in the WWTP and to characterize the physical and chemical properties of its different compounds.A first approach is carried out to analyze the relationship between the WWTP operating conditions and the biodegradability of various sludges. The scientific approach is based on (1) the use of sludges of contrasted composition (fed with raw wastewater, or pre-settled WW, diluted primary sludge or synthetic influent, and produced with a solid retention time in the range of 2 and 70 days), and, on (2) the comparative analysis of physical, biological and chemical characteristics for refractory matrices resulting from their ultimate anaerobic digestion. Refractory COD fractionations are estimated comparing experimental and ASM1 predicted data. While 85% of anaerobic refractory organic matter remain aggregated, two characterization approaches were applied: (i) direct analysis (on unmodified particulate matter) of the global chemical fingerprint by infrared spectroscopy (IR) on attenuated total reflexion (ATR); (ii) molecular analysis (fluorescence 2D and 3D, UV 210 and 280 nm, biochemical assays) of solubilized fractions obtained by thermo-chemical solubilisation of the refractory aggregate.Combined with statistical tools (Hierarchical Ascendant Classification, HAC and Principal Component Analysis, PCA), infrared fingerprints appear relevant to chemically discriminate refractory residues of the selected sludges and hence to follow the evolution of the chemistry of matrices along the treatments chains. Main factors involved in the chemical fingerprint of XU are highlighted. For example the major effect of the chemistry of exogenic refractory compounds (XU,inf) on the XU chemical fingerprint is shown. In addition, our work underlines the interest of using complementary analytical techniques to get a more accurate chemical characterization of the molecules involved in the ultimate refractory matrices. For example, a significant contribution of proteins and humics on the chemistry of refractory aggregate could be observed with a clear contribution of bacterial compounds to protein refractory fraction.Finally, the infrared fingerprint was used to characterize the effect of heat treatments (60-95°C) or chemical treatments (acid and alkaline hydrolysis) on the chemistry of XU. In perspective, this approach could be extended to other treatments (e.g. high temperature, ozonation, enzymatic hydrolysis) to assess their effects and to define their optimal operating point for degradation of refractory compounds. Furthermore, the possibility to discriminate chemical fingerprints of different refractory residues could also be exploited. Acquiring spectral data banks could better define the scope of application of treatment units combined with the anaerobic digestion of sewage sludge.

Bien que dits « inoxydables », les aciers inox peuvent être sujets à diverses formes decorrosion localisée telles que la piqûration. La formation de piqûres, nuisible à l’aspect et à l’intégritéstructurelle du matériau, est notamment contrôlée par les propriétés du film passif protecteur qui seforme à la surface des inox. De nombreuses études ont été menées sur les mécanismes de piqûration desurfaces modèles préparées au laboratoire. Cette thèse, au contraire, étudie les relations entre lespropriétés physico-chimiques et électroniques, d’une part, et la résistance à la corrosion par piqûres,d’autre part, de films passifs formés sur des inox par des finis de surfaces industriels.Les propriétés des films passifs ont été caractérisées par des méthodes variées, utiliséesclassiquement ou de façon plus originale : multi-piqûres et transitoires électrochimiques pour lapropriété d’usage, XPS et SDL pour la chimie de surface, spectroscopie d’impédance électrochimique,chrono-ampérométrie et photoélectrochimie pour les propriétés semi-conductrices des films.Il a été montré que la résistance à la piqûration des finis industriels pouvait valablement êtredéterminée par la méthode des transitoires électrochimiques et par la multi-piqûres, utiliséesauparavant pour les seules surfaces modèles. Par ailleurs, l’analyse comparée des résultats depiqûration et de ceux d’XPS et SDL a mis en évidence que la composition chimique des films passifsne suffit pas à rendre compte des différences de résistance à la piqûration des différents finisindustriels testés. En revanche, l’analyse des propriétés semi-conductrices des différents films passifs apermis de proposer des explications à ces écarts de comportements en corrosion localisée, confirmantque structure et taux de défauts du film passif sont deux paramètres clef de la résistance à la corrosionpar piqûres des films passifs.Enfin, une amélioration du comportement en piqûration des surfaces industrielles a pu êtremise en évidence, soit après un traitement court de ces dernières en milieu nitrique acide, soit àl’application aux échantillons d’un balayage en potentiel en milieu sulfate neutre. / Stainless steels can suffer localized corrosion like pitting corrosion which can damage thestructural integrity of the material. The pit formation is mainly controlled by properties of theprotective layer formed on the stainless steel surface, which is called passive film. Many studies haveexamined pitting mechanism on model surface prepared in the laboratory. This work is dedicated tostudy the relations between physicochemical and electronic properties of industrially processedpassive films and their pitting corrosion resistance.The properties of passive films have been characterized with several methods which can beconventional or in a more innovative way: multi-pitting statistics and electrochemical noise for the useproperty, XPS and SDL for the surface chemistry, electrochemical impedance spectroscopy,chronoamperometry and photo-electrochemistry for semi-conductive properties of the passive films.Multi-pitting statistics and electrochemical transients which were usually used on modelsurfaces have been shown to be accurate for the evaluation of the pitting resistance of industrialsurface finishing samples. Furthermore, the comparison of the results of pitting resistance and of XPSand SDL analyses has shown that the chemical composition of passive films is not sufficient to explainthe difference of pitting resistance behavior among tested industrial passive films. However, the semiconductiveproperties characterizations are able to explain these differences of localized corrosionresistance. They confirm that structuration and defect level are two key parameters of pitting resistanceproperties of passive films.At last, this study highlighted that the pitting resistance of industrial passive films can beimproved by a short nitric acid treatment or by sweep voltammetry in neutral sulfate medium.

Ce travail de thèse porte sur la valorisation de granulats recyclés dans la fabrication de nouveaux liants hydrauliques. Il s’inscrit dans une problématique actuelle de gestion des déchets du BTP, de sauvegarde des ressources naturelles et de réduction des gaz à effets de serre liés à la production de matériaux cimentaires. En quelques chiffres, sur les 260 millions de tonnes de déchets inertes produits annuellement par le secteur du BTP en France, 90 millions sont encore déposés en installations de stockage. C’est ce gisement qu’il convient de réduire pour accentuer la fabrication de granulats recyclés estimée aujourd’hui à 15 millions de tonnes/an. Dans cette perspective, ce travail de recherche a pour double objectif de valoriser des granulats recyclés sous forme de fines (Dmax < 80 µm) comme addition minérale en substitution du ciment pour les mortiers et bétons ou bien comme constituant principal de Liants Hydrauliques Routiers (LHR) pour le traitement des sols en place. Deux matériaux source sont utilisés, à savoir : un béton aux propriétés connues et maitrisées et un granulat issu d’une plateforme de recyclage représentatif d’une filière de production. De ces deux matériaux, des fines sont fabriquées par un protocole couplé de concassage et criblage avec ou sans traitement thermique à haute température puis caractérisées (caractérisation physico-chimique, minéralogique et réactivité hydraulique résiduelle) en vue d’établir une cartographie complète de leur potentiel de valorisation en fonction de leur origine. Le premier objectif intitulé « fabrication d’une addition minérale à base de fines » traite de l’effet de cette addition sur le comportement rhéologique, mécanique et sur les propriétés de durabilité de mortiers. Malgré un verrou normatif lié à l’utilisation de matières non référencées dans les normes des matériaux cimentaires, les résultats de ce travail démontrent la faisabilité d’introduire des fines en substitut d’additions classiques tel que le filler calcaire dans des proportions largement supérieures à celles imposées. Le second objectif intitulé « fabrication de liants hydrauliques routiers à base de fines » traite de la conception de LHR à base de fines pour le traitement des sols en place. C’est à partir d’un sol témoin reconstitué en laboratoire que deux familles de LHR à base de fines traitées et non traitées sont conçues, testées et comparées à des liants hydrauliques routiers commercialisés et enfin optimisées. / This thesis work focuses on the valorization of recycled aggregates as main component for hydraulic binders. This is included in a current issue of waste management, protection of natural resources and environment, reduction of greenhouse gases emissions in cement production. In France, on 260 millions tons of inert wastes produced per year, 90 millions tons are still stored in non-hazardous landfill. This waste deposit has to be reduced to increase the production of recycled aggregates currently estimated at 15 million tons per year. In view of this, this research is aimed to enhance the valorization of recycled aggregates into powder form (Dmax < 80 microns) as a mineral addition in substitution of cement for mortar and concrete or as main constituent of Hydraulic Road Binders (HRB). Two sources of materials are used : a five years old concrete and a recycled aggregates come from a recycling plant. Powders are prepared by crushing and sieving with or without high-temperature heat treatment and characterized (physical, chemical and mineralogical characterizations : residual hydraulic reactivity) to evaluate their potential valorization based on their origin.The first objective, entitled “Conception of mineral addition using powder of recycled aggregates”, deals with of the influence of this new materials on rheological, mechanical and durability properties of mortars. The results of this study allow us to evaluate the benefits of incorporating powder obtained by crushing/sieving of recycled aggregates as cement or limestone substitute used in the composition of a mortar. The second objective, entitled "conception of the Hydraulic Road Binders using powders of recycled aggregates", deals with the design of HRB by a comparative approach with HRB manufactured. The characteristics of binders are tested on mortars and on samples of treated soil and the results show that it's possible to produce an HRB rich in powders of recycled aggregates with or without cement which can efficiently stabilize clayey soils.

La valorisation des déchets industriels est de nos jour un défit international ayant des intérêts économiques et environnementaux. Dans ce cadre, l’entreprise Solvay travail sur la gestion de ses déchets et plus particulièrement ceux produits de la fabrication du carbonate de sodium « soude ». Ils sont actuellement stockés dans des bassins de décantation. Cependant, des contraintes règlementaires sont récemment apparues limitant ainsi la construction de nouveaux bassins. La valorisation de ces déchets est par conséquent impérative pour l’entreprise. Plusieurs voies de valorisation sont envisageables, notamment le recours à des nouveaux procédés qui permettraient d’en produire de nouveaux matériaux.En effet, un nouveau matériau issu des déchets industriels appelé « Gel d’Apatite » fait l’objet de ce travail de thèse. L’objectif est de caractériser le Gel d’Apatite et de proposer et d’étudier une voie permettant sa valorisation. Ce matériau est constitué principalement d’hydroxyapatite et de l’eau. Il se distingue par un comportement thixotropique et par sa capacité de rétention des métaux lourds. Cette dernière propriété a permis d’envisager sa valorisation dans la dépollution et la protection des nappes phréatiques. La voie étudiée dans ce travail de recherche est la valorisation du Gel d’Apatite dans les Barrières Perméables Réactives « BPR(s)»; technique passive de traitement des eaux souterraines in-situ.La finalité de ces travaux de recherche serait de dresser un cahier de charge du Gel d’Apatite et de définir un mélange conforme au mode de valorisation étudié / The valorization of industrial wastes is nowadays a worldwide challenge that offers several environmental and social interests. In some fields this valorization allows the preservation of natural resources and the releasing of spaces devoted to the wastes storage. Further, it allows developing of new innovative materials and low-cost products. Consequently industries industries have followed these guidelines. A collaborative investigation has been established with Solvay and Ecole Centrale de Lille in order to work on this topic.A new material: hydroxyapatite gel, is thus developed from non-toxic wastes in an industrial research laboratory. This material is composed by hydroxyapatite and water. It is characterized by its capacity to retain heavy metal by ion exchange. This particular characteristic led to consider its valorization in the water pollution control as the permeable reactive barrier (PRB) in particular. In deed, the permeable reactive barrier is a passive technique of in situ groundwater treatment.The results from this study were useful for a better planning of Permeable Reactive Barriers (PRB). The latter requires a high permeability to ensure groundwater flow and a high retention capacity for heavy metals

La réduction de la consommation énergétique dans le secteur de bâtiments présente aujourd’hui une priorité primordiale dans les politiques des pays industrialisés. En France, le secteur du bâtiment consomme environ 43 % de l’énergie finale et contribue pour près d’un quart aux émissions nationales de gaz à effet de serre [ADEME]. Il se positionne comme un acteur clé pour parvenir à résoudre les inquiétants défis environnementaux auxquels nous devons faire face. Face à ces véritables défis, l’augmentation des niveaux d’exigence des réglementations thermiques s’est poursuivie et intensifiée pendant les 40 dernières années, jusqu’à la naissance de la réglementation thermique 2012, qui a permis de construire des bâtiments basse consommation (BBC) qui équivaut à 50 kWh/m².an. Cette nouvelle réglementation plus exigeante constitue une incitation forte à l'innovation des matériaux, produits et systèmes d'enveloppe. Dans ces conditions, l’amélioration des performances hygrothermiques des matériaux de construction aura des retombées économiques et environnementales conséquentes. C’est dans ce contexte que ce travail a été mené. Il vise à étudier et à améliorer les performances des produits de l’entreprise Briqueteries du Nord (BdN). Il est réparti sur deux axes principaux : le premier consiste à l’étude de l’inertie thermique et du pouvoir hygroscopique des briques en terre crue. Le second axe vise à élaborer des solutions possibles concernant l’amélioration de la résistance thermique des briques en terre cuite. Ce travail de recherche a été réalisé au laboratoire de l’Ecole Centrale de Lille avec une étroite collaboration avec l’université d’Artois et l’entreprise (BdN) / Nowadays, the reduction of energy consumption in buildings industry represents a major issue in industrialized countries’ policies. In France, the building sector consumes about 43% of final energy and accounts for nearly a quarter of the national emissions of greenhouse gas emissions [ADEME]. It is considered as a key factor to overcome the environmental challenges we have to face.In front of these significant challenges, the thermal regulations requirements were seriously intensified during the last 40 years until the notification of the thermal regulation 2012. This latter enable the construction of low energy buildings (BBC) whose consumption is equivalent to 50 kWh/m² per year on average. This new regulation provides a strong incentive for innovation of materials, products and envelope systems. Under these conditions, improving hygrothermal performance of building materials will allow a substantial economic and environmental benefits. This work was conducted in this context. It aims to study and improve the performance of the company Briqueteries du Nord (BdN) products. It is divided in two main axis: the first consists on studying the thermal inertia and hygroscopic capacity of unfired clay bricks. However, the second axis aims to develop possible solutions for improving the thermal resistance of fired clay bricks. This research was conducted in the laboratory of the Ecole Centrale de Lille with close collaboration with the University of Artois and the BdN company