La signature isotopique du plomb (Pb) et du mercure (Hg) a été étudiée dans les lichens épiphytes des Pyrénées-Atlantiques. Un échantillonnage intégré et spatialisé à l’aide d’un système d’information géographique (SIG) a été mis en place afin de prendre en compte la diversité du territoire (occupation des sols, forêts, agriculture, industries et zones urbaines). A méso-échelle (département des Pyrénées-Atlantiques), la composition isotopique permet de différencier les zones impactées par les activités anthropiques mais aussi de discriminer l’origine de la contamination qu’elle soit de type industrielle ou urbaine. A l’échelle locale, la signature isotopique du Hg et Pb dans des lichens et des mousses prélevés dans la forêt d’Iraty (zone frontalière Franco-espagnole) a permis d’évaluer le type de dépôts accumulés dans ces différents bioaccumulateurs atmosphériques et le potentiel de ce nouvel outil pour le suivi des dépôts atmosphériques dans les écosystèmes éloignés. Enfin, sur la zone mercurifère d’Almadén (Castella la Mancha, Espagne) la signature isotopique du Hg dans les lichens et les sédiments apparait comme un outil pertinent pour étudier le transfert du Hg provenant de l’extraction minière vers les hydrosystèmes et l’atmosphère. / The isotopic signature of lead (Pb) and mercury (Hg) was measured in epiphytic lichens from Pyrénées-Atlantiques. An integrated and spatialized sampling was developed using geographical information system (GIS) to take into account the diversity of the territory (land-use, forest, agriculture, industries and urban areas). At meso-scale (county, Pyrenees-Atlantiques) the isotopic composition allows to differenciate areas impacted by anthropegenic activities and discriminate the origin of the contamination that it of industrial or urban type. At local scale, the isotopic signature of Hg and Pb in lichens and mosses sampled in Iraty forest (Franco-Spanish border) allowed to evaluate the kind of atmospheric deposits in these atmospheric bio-monitors and the potential of this new tool for the monitoring of atmospheric depositsin remote ecosystems. Finally, on the mercurifere area of Almadén (Castella la Mancha, Spain) the isotopic fingerprint of Hg in lichens and sediments appears to be a relevant tool to study the transfer of Hg from mining activities to hydrosystems and atmosphere.

La région de Rouyn-Noranda est fortement touchée par la contamination en éléments traces (ET), tels que l’arsenic (As), le cadmium (Cd), le cuivre (Cu) et le plomb (Pb), provenant des dépositions atmosphériques générées par les émissions de la fonderie Horne. Bien que des études aient démontré l’influence biogéochimique de la fonderie sur l’environnement, aucune recherche ne s’est penchée spécifiquement sur la distribution spatiale des ET dans les écosystèmes terrestres situés en périphérie de la fonderie. Ce mémoire vise donc à cartographier l’étendue spatiale des ET dans la région de Rouyn-Noranda et d’évaluer leurs distributions, spatialement au sein du territoire, mais également entre les composantes écosystémiques de tourbières exposées à des niveaux contrastants de déposition. À partir des concentrations analysées au sein du bryophyte Sphagnum fuscum, échantillonné dans 54 bogs jusqu’à 50 km à l’est de la fonderie, la modélisation de la distribution spatiale des ET a été réalisée par l’entremise d’interpolation spatiale par krigeage. La contamination en ET est plus importante près de la fonderie et diminue significativement dès que la distance augmente de cette dernière. De même, les niveaux d’ET dans la tourbe, l’eau interstitielle et les composantes (racine, tige et feuille) de quatre espèces végétales caractéristiques des tourbières, sont systématiquement plus importants dans les sites situés à 10 km de la fonderie que dans ceux à 25 km. Au sein des végétaux, la remobilisation verticale des ET est limitée et ces éléments s’accumulent en majorité dans les racines, qui sont exposées aux concentrations élevées d’ET dans la tourbe et l’eau interstitielle. Mes travaux ont démontré que l’étendue de la contamination environnementale en ET à Rouyn-Noranda est fonction de la distance à la fonderie Horne et que la mobilité des ET dans les tourbières se concentre à l’interface sol-eau-racine. / The Rouyn-Noranda region is strongly affected by trace element (TE) contamination, such as arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu) and lead (Pb), from atmospheric deposition of the Horne copper smelter emissions. Although studies have demonstrated the biogeochemical influence of the Horne smelter on the environment, no research has particularly investigated the spatial distribution of TEs in the vicinity of the smelter. This thesis aims to map the spatial extent of TEs in the Rouyn-Noranda region and to evaluate their distribution between the ecosystem components of peat bogs exposed to contrasting levels of TE depositions. Based on the TE concentrations analyzed in the bryophyte Sphagnum fuscum, sampled in 54 bogs up to 50 km east from the smelter, we modelled the spatial extent of TE through spatial kriging interpolation. Trace element contamination is higher near the smelter and decreases with increasing distance from the latter. Consequently, TE levels in the peat, pore water, and components (roots, shoots, and leaves) of four plant species within bogs are consistently higher at sites 10 km from the smelter than at sites 25 km away. Within plants, the vertical translocation of TE is limited, and these elements accumulate specifically in the roots, which are exposed to considerable concentrations of TE in the peat and in the pore water. My work has shown that the extent of the environmental contamination of TEs in Rouyn-Noranda is a function of the distance from the Horne smelter and their mobility in peatlands is localized at the root-soil-water interface.