Parmi la diversité des types microstructuraux que l’on peut trouver dans les coquilles des Mollusques, les architectures entrecroisées (lamellaire-croisé, lamellaire-croisé complexe, folié-croisé) sont de loin les plus abondantes. Mais elles restent, de par leurs organisations tridimensionnelles complexes, peu documentées : la majorité des études de biominéralisation, et les différents modèles qui en découlent, sont en effet essentiellement basés sur des architectures plus simples (telles que les couches nacrées ou prismatiques). Or il convient, si l'on souhaite aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux qui dirigent la minéralisation de ces biocarbonates, de vérifier dans quelle mesure les modèles développés à partir de coquilles ”simples” sont aussi applicables à des organisations microstructurales plus complexes. Cette étude se focalise donc sur les couches entrecroisées des coquilles de quelques Mollusques, dans le but de mettre en évidence les différents niveaux du contrôle biologique que l'organisme exerce sur leur formation et leur croissance. À cette fin, des techniques de caractérisation in-situ des assemblages organiques sont privilégiées, en relation étroite avec l’analyse des organisations microstructurales et des mécanismes de biocristallisation à fine échelle. Quelques aspects de la diagénèse de ces microstructures seront aussi abordés, à travers l’étude de coquilles fossiles de Patella sp (~100 ka) et Velates perversus (~50 Ma). / Among the variety of microstructural types that can be found within Molluscs shells, intercrossed structures (crossed-lamellar, complex crossed-lamellar and cross-foliated) are by far the most commonly found. They are, however, still poorly documented - mainly due to their complex 3D organization. The majority of biomineralization studies, and the resulting models, are indeed essentially based on simple architectures (such as nacreous or prismatic layers). In order to achieve a better understanding of the fundamental mechanisms that drive the mineralization of such biocarbonates, it is therefore mandatory to check to which extent models developed from « simple » shells stay consistent when applied to more complex microstructural organizations. The present study focuses on intercrossed layers of several Mollusk shells, in order to highlight the various levels of biological control exerted by the organism on their formation and growth. In-situ techniques are used to characterize biochemical compositions, in close correlation with microstructural patterns, as well as fine-scale biocrystallization processes. Some peculiar features of the diagenesis of these microstructures are illustrated, through the study of fossil shells from Patella sp (~100 ky) and Velates perversus (~50 My).

Afin de satisfaire à la croissance des besoins énergétiques mondiaux, le domaine des réservoirs carbonatés très enfouis (Deeply Buried Reservoirs) constitue une cible privilégiée pour l'exploration et l'exploitation pétrolière. La préservation, dans les roches carbonatées, de propriétés pétrophysiques favorables (porosité / perméabilité) à grande profondeur peut alors conduire à l'existence d'un réservoir profondément enfoui (Deeply Buried Reservoir, DBR). Les processus chemo-mécaniques impliqués dans la diagénèse d'enfouissement des réservoirs carbonatés sont cependant encore mal contraints et il y a un manque crucial de données expérimentales sur ce sujet. Afin de mieux comprendre ces processus et de déterminer comment la porosité et la perméabilité peuvent être préservées aux profondeurs des DBR (>4000m), un dispositif expérimental novateur et le protocole associé ont été développés. Ce dispositif expérimental permet à la fois de reproduire les conditions de pression / contraintes / température des DBR (80°C, contrainte de confinement de 60 MPa et contrainte déviatorique jusqu'à 40 MPa) et de faire circuler des fluides de diverse nature dans les échantillons. Des échantillons d'un calcaire bioclastique induré (calcaire de Massangis) ont été testés via une approche multidisciplinaire : déformations mécaniques de fluage, suivi de l'évolution de la chimie du fluide de circulation et analyses pétrographiques et pétrophysiques des roches. Il a ainsi été démontré qu'il existe une relation importante entre la contrainte mécanique à laquelle est soumise la roche, les interactions thermodynamiques fluide-roche et l'évolution des propriétés pétrophysiques. Le processus principal responsable des déformations de fluage des roches carbonatées lors de l'enfouissement a été déterminé comme étant la pression-dissolution sous contraintes, processus chemo-mécanique impliqué dans la perte de porosité lors de la diagénèse de profondeur. Les expériences menées l'ont été avec différentes conditions de circulation de fluide (saturation et circuit ouvert) et différentes compositions chimiques du fluide ont été testées (eau météorique, eau météorique additionnée de phosphates et saumure). De même, les effets des hydrocarbures et de leur timing de mise en place ont été étudiés. Les résultats obtenus ont permis d'affirmer que, en présence de fluide météorique, la PSC se produit à l'échelle micritique, et résulte en la précipitation de calcite sur les faces libres de la calcite, provoquant le blocage de la microporosité. La préservation des macropores permet de conserver la perméabilité. L'addition de phosphates dans le fluide de circulation résulte en l'inhibition de la PSC tandis que l'augmentation de la salinité par l'ajout de NaCl accélère ce mécanisme. L'injection précoce d'huile dans les échantillons, précédant la circulation de fluide aqueux provoque l'inhibition de la PSC par un coating des grains, résultant en la préservation de la porosité. Les résultats de cette étude montrent l'importance de la chimie du fluide de circulation et du timing de mise en place des hydrocarbures dans la préservation de la porosité précoce à grande profondeur / The preservation of good petrophysical properties (high porosity / high permeability) at great depth in carbonate rocks may lead to the existence of a deeply buried reservoir (DBR), a target of interest for the oil industry. However, chemo-mechanical processes involved in the burial diagenesis of carbonate petroleum reservoirs are still poorly understood or restrained and few experimental results exists in this domain. To better understand these processes and explain how porosity and permeability can be preserved at the great depth of DBR (burial > 4000m), we developed an innovative experimental device and an associated protocol. This device allows both the simulation of high pressure/stresses/temperature conditions (80°C, 60 MPa of confining pressure and differential stress up to 40 MPa) of DBR and the circulation of different fluids in rock samples. Through a multidisciplinary approach we tested core samples of a cemented bioclastic limestone (Massangis limestone) and we analyzed creep deformations, chemistry of pore fluids, petrographical and petrophysical properties of samples. It has been demonstrated that there exists an important relationship between the mechanical stress affecting the rock, the thermodynamic of water/rock interactions and the evolution of the petrophysical properties. The main process responsible for creep deformation of carbonated rocks during burial has been determined to be Intergranular Pressure Solution (IPS) resulting in Pressure Solution Creep (PSC) which is the main process implied in the porosity reduction of a carbonate rock during deep burial. Different flow conditions (no-flow and flow-through) and chemical compositions (natural meteoric water, adjunction of phosphate ions, brine) were considered. The effects of hydrocarbon and of their timing of set-up have also been investigated. It has been discovered from our study that, in presence of meteoric fluid, PSC happens at the micritic scale, and results in the blocking of microporosity between micrites crystals due to the precipitation of calcite on free pore walls of micrites. The preservation of macropores allows the preservation of permeability. The adjunction of phosphate ions in the circulating fluid results in the inhibition of PSC while the increase of salinity by addition of NaCl leads to its acceleration. An early injection of oil prior to water circulation causes the inhibition of PSC by the coating of the grains, leading to the preservation of porosity. The dataset obtained from this study show the importance of fluid chemistry and of the timing of oil charging in a reservoir in the preservation of early porosity at great depth

Parmi la diversité des types microstructuraux que l'on peut trouver dans les coquilles des Mollusques, les architectures entrecroisées (lamellaire-croisé, lamellaire-croisé complexe, folié-croisé) sont de loin les plus abondantes. Mais elles restent, de par leurs organisations tridimensionnelles complexes, peu documentées : la majorité des études de biominéralisation, et les différents modèles qui en découlent, sont en effet essentiellement basés sur des architectures plus simples (telles que les couches nacrées ou prismatiques). Or il convient, si l'on souhaite aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux qui dirigent la minéralisation de ces biocarbonates, de vérifier dans quelle mesure les modèles développés à partir de coquilles "simples" sont aussi applicables à des organisations microstructurales plus complexes. Cette étude se focalise donc sur les couches entrecroisées des coquilles de quelques Mollusques, dans le but de mettre en évidence les différents niveaux du contrôle biologique que l'organisme exerce sur leur formation et leur croissance. À cette fin, des techniques de caractérisation in-situ des assemblages organiques sont privilégiées, en relation étroite avec l'analyse des organisations microstructurales et des mécanismes de biocristallisation à fine échelle. Quelques aspects de la diagénèse de ces microstructures seront aussi abordés, à travers l'étude de coquilles fossiles de Patella sp (~100 ka) et Velates perversus (~50 Ma).

La grotte de Tabon (Palawan, Philippines) est un site préhistorique majeur en Asie du Sud-Est. Elle a livré des fossiles d’Homo sapiens datant du Pléistocène supérieur, rares dans la région. Pourtant, son histoire demeure mal connue : d’importantes altérations physiques et chimiques compliquent la lecture de sa stratigraphie, tandis que des objets archéologiques sans contexte clair entravent l’élaboration d’une chronologie fiable. Cette étude jette un nouveau regard sur la grotte de Tabon à travers une approche pluridisciplinaire des sciences de la Terre. Elle explore notamment l’environnement et le climat des premiers hommes anatomiquement modernes dans la région. Les résultats mettent en lumière une période clef entre 40 et 33 ka BP, caractérisée par des climats plus secs, des paysages plus ouverts et une empreinte humaine marquée dans la grotte. Cette période a également été ponctuée par un court épisode d’humidité qui a laissé un spéléothème gypsifère étendu en guise de témoin. Dans l’avenir, de nouvelles approches, prenant en compte les contraintes particulières du site, pourraient permettre de souligner davantage la valeur scientifique et patrimoniale unique de la grotte de Tabon, une fenêtre sur les premiers périples de notre espèce à travers les archipels d’Asie du Sud-Est. / Tabon Cave (Palawan, Philippines) is a key prehistoric site in Southeast Asia, one of the few to have yielded Homo sapiens fossils from the Late Pleistocene. Its history remains poorly understood: heavy physical and chemical alterations have greatly complicated its stratigraphy, and contextually isolated archaeological finds hamper the construction of a clear chronology. This study reexamines Tabon Cave using a multi-pronged geosciences approach to explore environment, climate, and early modern human presence in the region. The results reveal a major period in the cave’s history between 40 and 33 ka BP, when drier climates, more open landscapes, and active human use of the cave were briefly spaced by a wet episode that left an extensive, gypsiferous speleothem. Future innovative research approaches spurred by the unique constraints of the site will undoubtedly further highlight the unique scientific and heritage value of Tabon Cave, a window into the earliest odysseys of our species across the archipelagos of Southeast Asia.

Les calcaires sont des roches sensibles aux phénomènes physiques et chimiques qui peuvent les dissoudre, les cimenter ou les fracturer. Dans ce cas, les propriétés des calcaires vont évoluer en fonction de ces différents processus qui varient dans le temps et dans l’espace. Or les réservoirs carbonatés peuvent s’étendre sur plusieurs centaines de kilomètres. Afin d’exploiter ces réservoirs géologiques (ressources en eau, gaz ou pétrole), il est donc nécessaire de caractériser en 3 dimensions leurs propriétés (porosité, perméabilité) ainsi que les hétérogénéités géologiques ou tectoniques, qui peuvent modifier la géométrie du réservoir ou ses propriétés. L’acquisition de données locales (affleurements, forages), réparties sur la totalité du réservoir, pose la question de leurs représentativités projetées sur l’ensemble du volume de roche mais aussi de leurs distributions entre les points d’acquisitions qui sont espacés de plusieurs kilomètres. Cette thèse propose d’étudier les propriétés des calcaires Urgoniens (d’âge Barrémien supérieur – Aptien inférieur) situés en Provence, analogues aux calcaires des réservoirs d’hydrocarbures présents au Moyen-Orient. Trois sites comportant différentes échelles sont étudiés afin de caractériser cette série carbonatée. L’étude propose ensuite des règles géologiques dans le but d’extrapoler les mesures réalisées sur des échantillons d’unités centimétriques à l’échelle hectométrique / Carbonates are sensitive to physical and chemical processes which can dissolve, cement or fracturing them. In this case, the carbonate properties evolve according to these different changes that vary in time and space. Carbonated reservoirs can extend for hundreds of kilometres. To prospect these geological reservoirs (water, gas or oil resources), it’s therefore necessary to characterize in 3 dimensions their properties (porosity, permeability), as well as geological and structural heterogeneities which can modify the basin geometry or the reservoir properties. The acquisition of local data (outcrops, boreholes) compared to the properties distributed at field scale ponder their representativeness at multi-kilometres scale but also their distribution between the acquisition area. This thesis proposes to study the properties of Urgonian limestones (Upper Barremian - Lower Aptian) located in Provence, analogue of Middle East hydrocarbon reservoirs. Three sites with different scales are studied to characterize this carbonate series. Additionally, this study proposes geological rules to upscale the measurements made on centimetric samples to hectometric scale

Le bassin de Sbaa est situé dans la province centre-occidentale du Sahara algérien. Il est essentiellement constitué par des formations argilo-gréseuses paléozoïques allant du Combro-Ordovicien au Namurien (épaisseurs maximales traversées par les sondages : 2000 m environ), surmontées par des terrains mésozoïques peu épais.<br />Ce bassin s'individualise au sein de cette région particulièrement riche en gisements d'hydrocarbures gazeux, par des accumulations d'huile, notamment au niveau de la formation des « Grès de Sbaa » (âge : Tournaisien profondeur : 500 m ; réserves prouvées : 22 millions de tonnes).<br /><br />Dans le but de comprendre les raisons de cette anomalie et de guider l'exploration pétrolière dans la région, 160 échantillons provenant de 9 sondages effectués dans le bassin ont été étudiés par les méthodes de la pétrologie et de la géochimie organiques modernes.<br />L'approche pétrologique a été essentiellement menée par le biais de la microspectrofluorimétrie et de la palynologie. Du point de vue géochimique, ont été notamment mis en œuvre : pyrolyse Rock-Eval, chromatographie en phase gazeuse (CPG) et couplage pyrolyse-CPG.<br />Par ailleurs, un concentré d'Algues Tasmanacés isolées du Silurien du sondage OTAL-1 a été soumis à une simulation de génération d'hydrocarbures (pyrolyse en milieu confiné) afin d'étudier le comportement diagénétique de ce matériel organique « pur ».<br /><br />Concernant la diagénèse organique dans le bassin de Sbaa, les principaux résultats obtenus sont :<br />1. la roche mère effective est le Silurien de la partie nord du bassin. La génération des hydrocarbures n'a probablement pas eu lieu avant la fin du Paléozoïque. Leur expulsion a dü suivre de peu leur formation. La phase paroxysmique du cycle Hercynien est vraisemblablement responsable de la mise en place des pièges structuraux permettant leur accumulation.<br />2. les roches mères potentielles sont le Givétien dans la partie nord du bassin et le Silurien en général.<br /><br />Par ailleurs, l'étude microspectrofluorimétrique a permis de confirmer les résultats suivants : (1) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmanacées et l'augmentation des teneurs en extrait chloroformique des sédiments correspondants ; (2) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmacées et l'enrichissement des extraits des sédiments correspondants en hydrocarbure aliphatiques saturés.<br /><br />Enfin, la similitude de composition des hydrocarbures issus de la pyrolyse en milieu confiné du concentré de Tasmanacées du Silurien et de l'huile accumulée au niveau des « Grès de Sbaa » a permis de mettre en évidence la participation notable de ces Algues à la formation du pétrole du bassin de Sbaa et de confirmer l'identité de la roche mère.

Le 'Permo-Trias' du flanc sud du Haut Atlas de Marrakech peut être subdivisé en quatre formations, de bas en haut : La formation E1 : Conglomératique à paléosols correspondant à une sédimentation de type piedmont alimentée par un système de chenaux on tresses. La formation E2 : Silteuse à gréso-silteuse marquant une évolution vers le milieu supratidal, elle se réduit localement sur les paléohorsts et en direction du SW. La formation E3 : Gréseuse, de milieu fluviatile évoluant vers un milieu deltaïque, voire littoral. La formation E4 : Silto-argileuse de milieu supratidal, cachetée par les coulées basaltiques qui marquent la fin de la série ''permo-triasique'. Des corrélations ont été établies, d'une part entre les différents bassins du flanc sud et d'autre part avec la série classique du flanc nord de la chaîne, L'alimentation de la formation inférieure (E1) est essentiellement méridionale (Anti-Atlas) et accessoirement septentrionale (Massif Ancien du haut Atlas). Puis avec la formation IE3, s'ajoute une direction ENE-WSW due à un courant longitudinai guidé par la structure du bassin. Les encroûtements carbonatés sont nombreux : La disposition de ce bassin du flanc sud eln un couloir étroit entraîne un important conflnement et favorise le piégeage de nappes aquifères magnésiennes.. Les encroutements calcitiques se développent à la faveur de nappes de versants sur la bordure du bassin. La géochimIe confirme le caractère confiné de ce bassin. La paléogéographie a été précisée : Au Trias, le Haut Atlas n'apparait plus comme un fossé subsident mais comme un horst bordé au nord et au sud par deux hémi-grabens communiquant difficilement entre eux par des couloirs transverses. Ce dispositif résulte d'un régime tectonique en extension,guidé par des structures héritées.

Introduction : La détermination du délai postmortem dans les cas de découvertes de restes squelettisés est un élément clé de l’enquête judiciaire. Pour autant, face à la découverte de restes osseux, peu de méthodes sont applicables pour une estimation précise de ce délai. Cette étude taphonomique souhaitait s’inscrire dans une temporalité rejoignant les impératifs judiciaires appliqués en médecine légale. Ainsi, l’hypothèse principale de ce travail était constituée par une dégradation organique précoce de l’os en période postmortem, notamment sous la forme d’une dégradation collagénique. Celle ci a donc fait l’objet d’une évaluation prospective.Matériels et Méthodes : 6 dons de corps humains, sans pathologie osseuse connue ont été inclus et pour chaque sujet, le choix des os étudiés s’est orienté vers les côtes. Ces os ont été inclus dans un environnement de diagénèse et étudiés sur 2 ans. Une analyse macroscopique de perte de poids de l’os a été réalisée, et complétée par deux méthodes : l’une moléculaire (microspectrométrie Raman) et l’autre morphologique (histologie).Résultats : Ce travail, a permis de mettre en évidence certaines caractéristiques de l’altération temporelle des différentes phases osseuses via : une dessiccation mise en évidence par une perte de poids osseuse ; une diagénèse des fractions organiques et minérales. Ainsi, l’étude des paramètres physico-chimiques en microspectrométrie Raman a montré une tendance temporelle à la diminution des rapports phase minérale/phase organique ; la diminution de la carbonatation minérale ; l’augmentation de la cristallinité. L’analyse statistique multivariée des spectres Raman a permis : de distinguer des groupes temporels en les discriminant via leurs contributions organiques ; de construire l’ébauche d’un modèle statistique d’utilisation pratique. L’étude microscopique des prélèvements a montré l’absence de toute attaque microbienne en période postmortem précoce, mais un mécanisme d’altération organique collagénique de type hydrolyse chimique.Discussion : Notre travail, a permis d’identifier 3 paramètres fondamentaux du vieillissement osseux qui doivent être connus du praticien qualifié en anthropologie médico-légale, et cela même sur une période d’étude de 2 ans « courte » à l’échelle de l’anthropologie :- L’environnement influence fortement la diagénèse osseuse et doit être aussi bien étudié que l’os en lui même. En effet, l’étude de la perte de poids de l’os, a montré une altération de composition osseuse très précoce avec phénomène de dessiccation osseuse, comparable à la déshydratation globale du corps en période postmortem ;- La diagénèse osseuse est un phénomène global dans lequel les différentes altérations de phases minérales et organiques sont interdépendantes et peuvent être appréciées par la microspectrométrie Raman, qui outre son apport dans l’analyse de la dégradation chimique de l’os, permet par les outils statistiques qui y sont associés, d’identifier des classes temporelles de diagénèse. Ces classes, qui devront faire l’objet d’études supplémentaires, pourraient à terme être une aide pratique et servir de référence dans la datation précise d’un os ;- L’altération organique de l’os peut s’opérer selon des modes de dégradations chimiques ou bactériens en fonction de l’environnement et du délai postmortem. L’histologie peut permettre de faire ce distinguo. Sur ce délai d’étude, la dégradation collagénique de type chimique par hydrolyse est prédominante.Conclusion : Ces paramètres forment une unité structurelle indissociable qui est connue de longue date en anthropologie archéologique, et qui est parfaitement transposable en pratique médico-légale si des méthodologies adaptées sont développées. Les voies de recherche sur cette thématique ont un rôle essentiel à jouer pour que la médecine légale puisse répondre aux légitimes demandes exprimées par les victimes et leurs ayants-droits auprès de la justice. / Introduction: Determining the postmortem interval in cases of skeletonized remains is a key element of the judicial investigation. However, few methods are applicable for an accurate estimate of this period. This taphonomic study wanted to be performed in a temporality joining the legal requirements applied in forensics. Thus, the main hypothesis of this study was an early organic postmortem bone degradation, particularly a collagen degradation. The latter has been studied prospectively.Materials and Methods: 6 human bodies without known bone disease were included, and for each subject, the ribs were chosen. The bones were included in a diagenetic environment and studied over 2 years. Macroscopic analysis of bone weight loss was performed, and completed by two methods: one molecular (Raman microspectrometry) and the other morphological (histology).Results: This work has highlighted certain features of the temporary bone alteration on its different phases via: a desiccation highlighted by bone mass loss; a diagenesis of organic and mineral phases. Thus, the study of physicochemical parameters by Raman microspectrometry revealed a temporary trend of declining mineral / organic ratios; decreasing carbonation; increasing crystallinity. Multivariate analysis of Raman spectra allowed: to distinguish temporal groups by discriminating via their organic contributions; to design a statistical model of practical use. The microscopic study of the samples revealed no microbial attack in the early postmortem period, but an alteration of collagen by chemical hydrolysis.Discussion: Our study identified three basic parameters of bone diagenesis that must be known to the forensic anthropologist, even over a period of 2 years which is \\\"short\\\" on the scale of anthropology:- The environment strongly influences bone diagenesis and should be studied as well as the bone itself. Indeed, the study of weight loss of the bone, revealed a phenomenon of bone drying, similar to the overall dehydration of the body in the postmortem period;- Bone diagenesis is a global phenomenon in which the various alterations of inorganic and organic phases are interdependent and can be evaluated by Raman microspectrometry. Also its contribution in the analysis of the chemical degradation of the bone, Raman spectroscopy and statistical tools associated with it, allows the identification of diagenesis classes. These classes will require additional studies, eventually to be a practical support in dating a bone;- The organic alteration of the bone may be due to chemical or bacterial degradation, according to the environment and the postmortem period. Histology can make this distinction. On this period of study, the collagen degradation by chemical hydrolysis is predominant.Conclusion: These parameters form a structural unit, which is well known in archaeological anthropology, and is absolutely transposable in forensic practice if appropriate methodologies are developed. Research on this topic has an essential role as forensics can respond to legitimate requests from victims and their relatives towards justice.

L’industrialisation de l’étang de Berre au cours du 20ème siècle s’est accompagnée d’importants rejets en éléments traces métalliques (ETM) qui ont été en partie accumulés dans les sédiments et sont aujourd’hui susceptibles d’être remobilisés vers la colonne d’eau ou d’être intégrés dans le réseau trophique et d’entrainer un risque écotoxicologique.La reconstitution de l’évolution temporelle et spatiale de la contamination des sédiments montre que les niveaux de contaminations actuels des sédiments de surface sont les plus bas depuis plusieurs décennies en lien avec l’efficacité des réglementations sur les rejets industriels mises en place dans les années 1970. Ces niveaux sont faibles à modérés en surface mais de très fortes contaminations existent quelques centimètres sous la surface des sédiments.Le rôle des oxy-hydroxydes de Fe ou de Mn et des sulfures dans le contrôle de la mobilité des ETM dans le sédiment et leurs flux à l’interface eau/sédiment a pu être démontré grâce à la modélisation du transport et des réactions des composés chimiques et des ETM dans les eaux interstitielles, de leurs profils de concentrations dans la fraction réactive de la phase particulaire et d’expérimentations en conditions contrôlées au laboratoire. L’oxygénation de la colonne d’eau constitue le principal paramètre influençant cette mobilité et ces flux, et l’influence d’une réoxygénation des fonds dans le Grand Etang est discutée.Enfin, la biodisponibilité des ETM et le stress (géno)toxicologique qu’ils peuvent constituer pour un organisme benthique cible, le polychète Nereis succinea, ont été évalués par l’estimation des fractions potentiellement biodisponibles dans les sédiments (extractions chimiques et Diffusive Gradient in Thin-films), par la mesure des concentrations bioaccumulées et par l’utilisation de biomarqueurs de défense (métallothionéines) et de dommages (tests de génotoxicité). Certains ETM qui sont fortement bioaccumulés représentent un risque potentiel et pourraient être impliqués dans la dégradation de la macrofaune benthique. / The industrialization of the Berre lagoon in the 20th century was accompanied by large releases trace metals, which were partially accumulated in sediments and are now likely to be remobilized to the water column or be integrated into the food chain and cause an ecotoxicological risk.The reconstruction of the temporal and spatial trends of sediment contamination shows that current levels of contamination of surface sediments have been the lowest for decades in agreement with the effectiveness of regulations on industrial releases set up in the years 1970. These levels are low to moderate in surface but very high contamination exist a few centimeters below the sediment surface.The role of Fe and Mn oxy-hydroxides and sulfides in controlling the mobility of ETM in the sediment and fluxes at the water/sediment interface has been demonstrated through the modeling of transport and reactions of chemical compounds and trace metals in the pore waters, their concentration profiles in the reactive fraction of the particulate phase and experiments under controlled laboratory conditions. The oxygenation of the water column is the main parameter influencing the mobility and fluxes and the influence of reoxygenation of bottom water column in the Grand Etang is discussed.Finally, the bioavailability of trace metals and adverse effects they may constitute for a target benthic organism, the polychaete Nereis succinea, were evaluated by estimating the potentially bioavailable fraction in sediments (chemical extractions and Diffusive Gradient in Thin-films), by measuring bioaccumulated concentrations and by the use of biomarkers (metallothioneins and genotoxicity assays). Some highly bioaccumulated trace metals pose a potential risk and might be involved in the degradation of the benthic macrofauna.

Afin de mieux appréhender la multiplicité et la complexité des processus biogéochimiques enzône cotière, un modèle 2D dé- crivant l’évolution d’espèces biogéniques dans les sédiments per-méables des zones intertidales a été développé. Ce modèle couple l’hydrodynamique générée parla marée aux processus de transport-réaction d’espèces biogéochimiques. L’infiltration de la maréedans ce milieu poreux variablement saturé est modélisée par l’équation de Richards. Des méthodesnumériques nécessaires à la ré- solution des équations décrivant le couplage ont été mises en place,comme la méthode de stabilisation SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) et une méthodede capture de choc. Le site très dynamique de la plage du Truc-Vert (côte Atlantique) a été choisicomme terrain de référence en raison principalement d’études biogéochimiques disponibles. Lesparamètres d’entrée du modèle font appel d’une part à ces données de terrain (missions ANR PRO-TIDAL et MOBISEA) et d’autre part à des paramètres issus de la bibliographie. La validation dumodèle a été effectuée à partir de la comparaison avec deux cas test issus de la littérature, le pre-mier concernant l’hydrodynamique sous le forçage de la marée et le second concernant l’équationde transport-réaction. Une première version du modèle a été déclinée pour décrire l’évolution de laconcentration en silice en milieu poreux sous le forçage de la marée. Les flux de silice vers l’océanet le temps de résidence de la silice dans les sédiments perméables des plages ont été estimés. Aubout de quelques jours, on peut observer la formation d’une lentille de faible concentration en si-lice dans la partie supérieure de la zone intertidale, caractéristique du forçage de la marée. Nousavons également étudié les variations de la géométrie de cette lentille et du temps de résidencesous l’influence de différents paramètres, tel que la pente de la plage, la conductivité hydraulique,l’amplitude de la marée et le coefficient de dispersion. Une deuxième version du modèle décrit la dégradation de la matière organique, l’évolution des concentrations en oxygène, en nitrates,en phosphates. Ainsi nous disposons de la répartition spatio-temporelle des concentra- tions deces différentes espèces chimiques dans le sédiment. Aujourd’hui les problèmes environnementauxs’avèrent fondamentaux pour notre société et la compréhension des interactions sédiments-océanen est une étape essentielle. Ce modèle nous permet de mieux percevoir le rôle joué par la ma-rée et de quantifier les processus qu’elle induit dans les sédiments variablement saturés des plagessableuses. Ce modèle participe de façon significative à la compréhension des processus biogéochi-miques se déroulant dans ces environnements particulièrement complexes et permet la structurationdes campagnes de mesure. / For a better understanding of the complexity of the biogeochemical processes in coastal re-gion, a 2D model has been developed. This model couples hydrodynamic forcing generated bythe tide and the transport-reaction processes of biogeochemical species. Di- scharge of the tideinto the variably-saturated porous media is modelled by Richards equation. Some numerical me-thods are required for solving this kind of complex problem, as Streamline Upwind Petrov Galerkin(SUPG) method and shock capturing method. The highly dynamical site of the Truc-Vert beach hasbeen chosen as reference field, mainly because of avalaible biogeochemical and hydrodynamicalstudies. The input parameters of the model come from these field data (ANR PROTIDAL and MO-BISEA projects) and from the bibliography. The validation of the model was made in regards oftwo case studies from published hydrodynamic simu- lations under tidal forcing and from avaliabletransport-reaction solutions. A first version of the model has been declined to describe silicic acidevolution into porous media under tidal forcing. The flux of the silicic acid to the ocean and theresidence time of silicic acid into permeable sandy sediments were estimated. After some days, weobserve the formation of a lens of low silicic acid concen- tration in the upper part of the intertidalzone. This lens is the main imprint of the tidal forcing. We studied also variations of the lens geo-metry and the residence time under influence of model parameters, such as the beach slope, the tideamplitude and the dispersion coefficient. A second version of the model describes the organic mat-ter degradation , and simulates the concentrations of oxygen, nitrates and phosphates. The modelreproduces the spatial (2D) and temporal distribution of the concentration of these different che-mical species into the sediment. Nowadays environmental problems are fondamental for our societyand the understanding of the sediment-ocean interactions is a crucial step. The new model allowsus a better understanding of the tidal impact on biogeochemical processes in permeable sediments and offers a quantitative approach on biogeochemical processes that occur into variably-saturatedsandy sediments. The model also offers a useful tool to optimize sampling strategy for field studies.