L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer les performances des systèmes proposés pour le contrôle en temps réel de la qualité d’eau dans le réseau d’eau potable. Il a été mené dans le cadre du projet européen SmartWater4Europeet du projet SunRise qui vise la construction d’un démonstrateur à grande échelle de la ville intelligente et durable sur le Campus de la Cité Scientifique. Le travail comporte 4 parties:La première partie présente une étude bibliographique des travaux réalisés sur le suivi en temps réel de la qualité de l’eau. Il présente les paramètres utilisés pour surveiller la qualité de l’eau et les technologies disponibles pour suivre ces paramètres.La seconde partie présente la construction d’un pilote en laboratoire pour l’analyse des performances des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau et une description des systèmes utilisés (EventLab, s::can et Intellisonde). La troisième partie est consacrée à l’étude de l'efficacité du suivi du chlore pour la détection des contaminants microbiens. Les résultats montrent que le suivi du chlore constitue un outil efficace pour la surveillance de la qualité microbiologique de l'eau potable.La quatrième partie présente les réponses des systèmes utilisés à l’injection de contaminants. Les essais montrent une grande fiabilité d’EventLab et de S::can pour détecter les contaminants chimiques. Concernant les contaminants biologiques, s::can montre une capacité à détecter ces contaminants pour des concentrations bactériennes supérieures à 106UFC/ml.La dernière partie présente le réseau d'eau de la Cité Scientifique qui constitue le support du projet « SunRise». Les résultats des tests de contrôle de la qualité de l’eau sont présentés et analysés. On donne aussi la localisation des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau qui seront installés sur le réseau d’eau. / The objective of this thesis is to evaluate the performance of systems proposed for real-time monitoring of water quality in the drinking water network. It was conducted within the European project SmartWater4Europe and SunRise project, which aims at the construction of a demonstrator of the smart city on the campus of the“Cité Scientifique”. The work consists of 4parts:The first part presents a literature review of the work conducted on the real-time monitoring of water quality. It shows the parameters used to monitor the water quality and the technologies available to monitor these parameters.The second part presents the construction of a Lab pilot for analyzing the performance of the water quality control systems. After a description of the systems used in this thesis(EventLab, s :: can and Intellisonde), we present the procedure followed for the realization of contaminant.The third part is devoted to the study of the performance of chlorine monitoring for detection of microbial contaminants. The results show that monitoring of chlorine constitutes an effective tool for monitoring the microbiological quality of drinking water.The fourth part presents the responses of EventLab and s::can to the injection of contaminants. Tests show a high reliability of EventLab and s::can to detect chemical contaminants. Regarding biological contaminants, s::can shows an ability to detect these contaminants for bacterial concentrations exceeding 106UFC/ml.The final part presents the water network of Cité Scientifique. The results of the water quality control are presented and analyzed. It also gives the location of the water quality control systems that will be installed on the water network.

L'huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d'autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte - agent pathogène - environnement, favorisant l'affaiblissement des mécanismes de défense de l'hôte, et par conséquent, l'apparition et/ou l'augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d'une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d'activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d' 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l'huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d'exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l'existence de deux types d'activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l'activité des PO contre deux souches pathogènes de l'huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l'ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes.

Dans les écosystèmes aquatiques, l'activité anthropique, mais aussi le contexte naturel induisent chez les organismes aquatiques des situations de stress multiples. Parmi les sources potentielles de perturbation, trois d'entre elles, d’origine chimique, ont été étudiées : contamination métallique, une contamination par un herbicide, par un mélange d’alkylphénols polyéthoxylés et enfin une contamination par un produit pétrolier. Cette démarche entre dans le cadre de la directive européenne REACh (Registration Evaluation Autorisation of CHemicals) mais aussi de la directive cadre eau DCE (directive 2000/60/CE) du parlement Européen et du Conseil établissant une politique communautaire dans le domaine de l'eau. Il s’agit en fait d'évaluer la pertinence d’une série d’indicateurs précoces de pollution (ex : biomarqueurs) afin de prédire l'effet des substances chimiques lors de contaminations chroniques ou ponctuelles du milieu aquatique. Une approche intégrée des interactions des substances ou produits sélectionnés sur la réponse génétique, protéique, cellulaire, histologique et individuelle chez la truite arc-en-ciel, Onchorynchus mykiss, a été entreprise en mésocosmes ouverts et dynamiques et en laboratoire. In vivo, une étude multimarqueurs sur des truites juvéniles femelles diploïdes a été menée à chaque exposition, de 21 ou 28 jours, et durant une période de « récupération » afin d'estimer les effets sur la physiologie des truitelles. Le mélange de nonylphénols polyéthoxylés et l’essence utilisés pour les expositions montrent ainsi des effets qui perdurent jusqu’à la fin de cette période de « récupération ». Les mésocosmes, utilisés lors de cette thèse, offrent des conditions favorables au maintien et à la croissance de truites juvéniles. (...) Dans une démarche de recherche de biomarqueurs d’effets chez une espèce modèle, transposer ces travaux chez des poissons (mâles et femelles) à des stades de développement différents pourrait ainsi permettre d’isoler les paramètres les plus pertinents, à chaque stade ou pour l’ensemble du cycle de l’espèce, afin d’apporter de nouveaux outils pour la surveillance des milieux aquatiques. / In the aquatic ecosystems, anthropic activity, but also natural environment induce several kind of stress in aquatic organisms. Among the potential sources of stress, three chemicals were studied here: a metal, a bipyridylium herbicide, a mixture of nonylphenol polyethoxylate and an oil product exposure. This study enters within the framework of the European directive REACh (Registration Evaluation Authorization of CHemicals) but also of the Directive Cadre Eau, DCE (directive 2000/60/CE) of the European Parliament. The aim is to evaluate the relevance of an early pollution indicator pool (biomarkers) in order to predict chemical substance effects during chronic exposure or after specific contaminations of the aquatic compartment. An integrated approach of the substance effects on the genetic, proteinic, cellular, histological and individual answers in the rainbow trout, Onchorynchus mykiss, were undertaken in open and dynamic mesocosms and also laboratory. In vivo, a multibiomarker study on female juvenile trout was done at each exposure, over 21 or 28 days, followed by a period of “recovery». The mixture of nonylphenol polyethoxylate and the gasoline used for the exposures thus show effects which perdurent until the end of this period of “recovery. The mesocosms used in this study offer favorable conditions for juvenile survival and growth. (...) In addition to the assessment of the measurement robustness and the biomarker relevance, we compared the data obtained in this study with the in vivo tests and those obtained using in vitro tests. This approach made possible to highlight coherent answers between in vitro the tests and in vivo markers. But in vitro tests are only one preliminary approach to quickly seek a specific toxic action. The modulation monitoring of key genes in the fish reproduction function, during a gasoline exposure, offers complementary informationabout the pollutant mode of action. We noted that the effects of the contamination on the hormonal rates were differed in time compared to the modulation of the gene transcription. In order to bring new tools for the monitoring, in a model species, of the aquatic environment,transposing this work in male and female fish at different developmental stages would enableisolating still most relevant parameters.

L’huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d’autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte – agent pathogène – environnement, favorisant l’affaiblissement des mécanismes de défense de l’hôte, et par conséquent, l’apparition et/ou l’augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d’une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d’activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d’ 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l’huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d’exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l’existence de deux types d’activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l’activité des PO contre deux souches pathogènes de l’huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l’ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes. / The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries.

Ce travail présente l’étude d'une méthode de recherche utilisable en milieu industriel dessources de contamination chimique des pompes à vide équipant les lithographes EUV. Cetravail porte sur la problématique d’une éventuelle contamination carbonée introduite par lesystème de pompage et, notamment, par la turbine et le stator.A partir d’une caractérisation détaillée par chromatographie et spectroscopie dephotoémission de la contamination résiduelle issue du procédé de production, une procédured’analyse par spectrométrie de masse en phase gazeuse (RGA) utilisable en milieu industriel aété mise en oeuvre. En particulier, la possibilité de varier la température de l’échantillonpendant la mesure permet de caractériser la contamination carbonée résiduelle en étudiant lesprocédés physico-chimiques qui en sont à l’origine.Après avoir démontré l’efficacité du nettoyage final à éliminer les résidus des huiles de coupet avoir identifié la contamination organique résiduelle comme résidu du seul procédé denettoyage industriel, une copie « in vitro » de ce nettoyage a été développée : cela a permis demieux le caractériser en étudiant l’impact de plusieurs paramètres.L’influence de la concentration de lessive et de la procédure de séchage sur la contaminationcarbonée résiduelle a ainsi été étudiée. Une analyse de la contamination en phase gazeuse(RGA et TD-GCMS) ainsi qu’une caractérisation XPS de la surface des échantillons ont étéfaites. L’analyse de l’ensemble de ces résultats a permis d’établir un lien direct entre laconcentration de lessive utilisée et la contamination organique résiduelle. De plus,l’importance d’un séchage à haute température a été démontrée en mettant en évidence laprésence de plusieurs facteurs qui contribuent à la contamination résiduelle. / This work presents the study of a research method of the contamination sources of EUVLturbo molecular pumps, suitable for the industrial environment. This study deals with theproblem of a possible carbon contamination due to the pumping system and in particular tothe rotor and the stator.After a detailed characterisation of the production process residual contamination by TDGCMS/FID and XPS, a RGA procedure suitable for industrial environment has beendeveloped. The possibility to change the sample temperature during the measure lets tocharacterise the residual carbon contamination by investigating its primal physic-chemicalphenomena.The identification of the whole production process residual contamination demonstrates theefficacy of the industrial cleaning step to clean lubricants residuals. In order to bettercharacterise the cleaning step residual contamination, we developed an “in vitro” copy of theindustrial cleaning step.Thanks to the temperature variable RGA analysis of the residual contamination, we couldpoint out several contributions to carbon contamination and we could connect thesecontributions to different cleaning parameters.Detergent concentration as well as different drying procedure impact on residual carboncontamination has been studied. RGA and TD-GCMS/FID analysis as well as XPS surfacecharacterization have been performed. These analyses show a direct connection between thedetergent concentration used in the cleaning step and the residual carbon contamination.Furthermore, the importance of a high temperature drying step has been demonstrated.

De part l'importance et la diversité des pressions anthropiques en mer du Nord, les mammifères marins en tant que prédateurs supérieurs se trouvent de plus en plus exposés à ces activités (trafic maritime, activités industrielles et portuaires, surpêche, pollution chimique, etc.). Les campagnes d'observation SCANS et SCANS II mises en place en 1994 et 2005 pour estimer l'abondance des petits cétacés, ont mis en évidence un changement majeur dans la distribution du marsouin commun (Phocoena phocoena) en mer du Nord avec un déplacement du Nord vers le Sud. Ce changement peut être lié à une migration de ses proies préférentielles en mer du Nord et/ou à une afaptation de son régime alimentaire par rapport à la disponibilité des proies. Parallèlement, à ces modifications de distribution spatiale, un nombre croissant d'échouage de marsouin commun en Manche Orientale et sur les côtes belges a été observé depuis une dizaine d'années avec une augmentation conséquente ces deux dernières années. Pour étudier les causes responsables de ces échouages, un des objectifs de cette étude a été d'évaluer l'état de la contamination chimique des animaux échoués en relation avec l'état sanitaire des individus. L'analyse de deux familles de composés chimiques (éléments traces métalliques et polluants organiques persistants) sur des animaux échoués sur la période 2006-2013 révèlent des concentrations significativement plus élevées dans les organies des animaux présentant des pathologies que celles obtenues chez les animaux sains. Cette tendance a déjà été observée en Atlantique Nord pour le marsouin. Les comparaisaons des niveaux de concentration mesurées avec ceux d'études antérieures effectuées sur des marsouins échoués dans la même zone ou dans le Golfe de Gascogne suggèrent que l'augmentation du nombre de marsouins échoués n'est pas liée à une dégradation du milieu en terme de pollution chimique. Pour déterminer le régime alimentaire du marsouin commun, trois techniques complémentaires ont été utilisées : l'analyse des contenus stomacaux, des isotopes stables (carbone et azote) et des acides gras dans différents tissus. Pour ces deux dernières méthodes, les signatures obtenues pour le marsouin ont été comparées à celles de leurs proies potentielles. Les résultats ont mis en évidence la présences des gobies, merlans, lançons, sprats, trisopterus sp., harengs et sardines comme proies potentielles. Le déplacement des marsouins du nord jusqu'au sud de la mer du Nord a été attribué à la baisse de l'abondance du lançon dans le nord, ainsi qu'à la ré-invasion du sud de la mer du Nord par la sardine, probablement suite au changement climatique. Enfin, cette étude confirme la nécessité d'utiliser une approche multi-analyses qui intègre des informations complémentaires à différentes échelles de temps pour étudier le régime alimentaire de ces prédateurs supérieurs. / The North Sea is heavely impacted by human activities such as overfishing and pollution. Due to their position as top predators in the ocean, marine mammals are becoming increasingly affected by anthropogenic activities. The large-scale surveys SCANS in 1994 and SCANS II in 2005 that were held in the North Sea to estimate the abundance of small cetaceans highlighted a major shift in the distribution of harbour porpoises (Phocoena phocoena) from the northern parts of the North Sea to its eastern parts. Alongside, over the past few decades harbour porpoises stranding has increased in the southern North Sea particularly along the French and Belgian coastal waters. Since the contaminant exposure presents, among others, a potential threat to harbour porpoises inhabiting the North Sea, the first objective of the present study was to assess the contamination status of this species in the southern North Sea. On the other hand, the distribution and abundance of marine mammals is expected to follow the distribution of their main prey species. Hence, the second objective of this study was to investigate whether the changes in the distribution of porpoises in the southern North Sea may be a result of the changes in prey availability. Moreover, the third objective was to evaluate the interest of combining three methods to investigate the diet of harbour porpoises : stomach contents, stable isotopes (carbon and nitrogen) and fatty acids analyses. First, the contamination status was evaluated through the determination of two components of chemical contaminants (metals and persistent organic pollutants) in tissues of harbour porpoises stranded along the southern North Sea between 2006 to 2013. Several chemical contaminants presented higher concentrations in diseased animals compared to healthy animals. In addition, some metallic contaminants showed bioaccumulation with age. Comparison with previous study suggests that the population status of harbor porpoises in term of chemical concentration has been stable from 1994 to 2013. This work suggested that the increase in the number of stranded individuals is not related to the decline in the quality of the environment. Secondly, the shift in the abundance of harbour porpoises was evaluated and interpreted in the light of prey species abundance. Three techniques were used in order to determine the diet of porpoises. Results highlighted the presence of gobies, whiting, sandeel, sprat, trisopterus sp., herring and sardine as potential preys. The shift of the abundance of porpoises form the northern parts of the North Sea to its southern parts was attributed to the sandeel abundance decline in the northern parts of the North Sea along with the re-invasion of the southern North Sea by the sardine species, probably in response to climate change. Finally, the value of a multi-approach dietary analysis was evaluated. Besides overcoming the limitations of each method, combining different techniques that integrate diet over days and weeks allowed gaining more complete understanding of harbour porpoise's diet.