Les compositions isotopiques (δ¹⁸O et δ²H) du Fleuve Saint-Laurent et de la Rivière des Outaouais ont fait l'objet d'un suivi depuis 1997 dans le cadre d'une contribution au projet de l'Agence Internationale de l'énergie atomique portant sur le traçage isotopique des processus hydrologiques dans les grands bassins. L'échantillonnage des eaux du Saint-Laurent a été réalisé sur une base hebdomadaire à bimensuelle à la station de Montréal (représentant les eaux des Grands Lacs à leur sortie du Lac Ontario) et de Québec (à l'entrée de l'estuaire maritime). Les eaux de la Rivière des Outaouais, le plus important tributaire, ont été échantillonnées à l'embouchure de la rivière à Carillon. Une attention particulière a été portée à la variabilité saisonnière en relation avec les processus hydrologiques (l'évaporation et la fonte des neiges) dans les bassins des tributaires et des Grands Lacs. La variabilité interannuelle a également été analysée en relation avec les bilans hydrologiques et les tendances climatiques à long terme. Les eaux à la sortie des Grands Lacs présentent des compositions isotopiques relativement enrichies en isotopes lourds avec des moyennes annuelles pondérées de -55‰ pour δ²H et -7.1‰ pour δ¹⁸O. La Rivière des Outaouais se démarque par sa signature isotopique plus appauvrie (-80‰ pour δ²H et -10.7‰ pour δ¹⁸O). Finalement, puisque le contenu isotopique de l'eau à la sortie du Fleuve Saint-Laurent dépend en grande partie de l'apport des deux sources précédentes, ce dernier est caractérisé par des valeurs intermédiaires (-64‰ pour δ²H et -8.4‰ pour δ¹⁸O). La saisonnalité du signal isotopique de l'eau de surface provient en partie de la variation de l'apport isotopique des précipitations. Toutefois, le signal des précipitations est tamponné et déphasé par le temps de séjour de l'eau dans le bassin, l'évaporation et l'évolution du tapis nival pendant l'hiver et le début du printemps. Au printemps, la fonte des précipitations hivernales appauvries en isotopes lourds est responsable pour la plus grande partie des variations saisonnières dans les Grands Lacs (1.3‰ , pour Δδ¹⁸O et 8‰ pour Δδ²H) et la Rivière des Outaouais (1.1‰ pour Δδ¹⁸O et 6‰ pour Δδ²H). À la sortie du Fleuve Saint-Laurent à Québec, les variations saisonnières sont dictées par l'apport massif des eaux enrichies en isotopes lourds des Grands Lacs pendant l'été ainsi que par la contribution appauvrie en isotopes lourds des tributaires pendant la période de fonte des neiges (2.4‰ pour Δδ¹⁸O et 19‰ pour Δδ²H). La variation isotopique interannuelle de l'eau dans le bassin du Fleuve Saint-Laurent est relativement faible. D'année en année, l'eau à la sortie des Grands Lacs présente des compositions isotopiques assez stables (Δδ¹⁸O = 0.5‰ et Δδ²H = 2‰). Il nous a toutefois été possible d'observer un faible enrichissement isotopique de l'eau entre la fin de l'été et le début de l'automne entre 1997 et 2003. Puisqu'un tel enrichissement n'est pas observé dans les précipitations, il pourrait être attribué à l'augmentation des températures moyennes annuelles induisant une évaporation accrue dans les Grands Lacs. Les variations interannuelles de la Rivière des Outaouais ont été les plus importantes (Δδ¹⁸O = 1‰ et Δδ²H = 8‰) et semblent être reliées de près aux variations observées dans les précipitations à Ottawa avec une moindre amplitude. La variabilité interannuelle à l'embouchure du Fleuve, à Québec, (Δδ¹⁸O = 0.7‰ et Δδ²H = 3‰) ne peut être entièrement expliquée par un simple mélange des eaux des Grands Lacs et de la Rivière des Outaouais. L'apport des plus petits tributaires entre Montréal et Québec pourrait expliquer cette différence. En effet, les variations isotopiques interannuelles à Québec semblent être reliées de près aux conditions hydrologiques et à l'apport isotopique provenant des bassins des plus petits tributaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, Bassin fluvial, Hydrologie, Variabilité hydroclimatique.

Alors que la communauté scientifique internationale, ainsi que plusieurs politiciens à travers la planète parlent de l'importance grandissante de s'adapter aux effets des changements climatiques, qu'en est-il de la population? En est-elle consciente? S'en soucie-t-elle? L'activité humaine et la grande inertie du système climatique global, rendent inévitables les effets des changements climatiques qui entraînent, entre autres, des variations dans les écosystèmes, ainsi que des événements climatiques extrêmes. Ces changements affectent les humains qui doivent s'adapter à cette nouvelle donne environnementale. Le fleuve Saint-Laurent n'échappe pas à ce phénomène. La manifestation la plus évidente des changements climatiques sur le fleuve, selon les scientifiques, serait l'occurrence de niveaux d'eau extrêmes. Ces derniers affectent les nombreux usagers du fleuve de diverses façons. Les pêcheurs, par exemple, pratiquant leur activité à même l'écosystème fluvial, pourraient être sensibles, voire vulnérables, à ces changements. Toutefois, le groupe de pêcheurs que nous avons rencontrés -les pêcheurs plaisanciers des rapides de Lachine -par leurs réponses à nos questions concernant leur vulnérabilité et leur adaptation aux effets des changements climatiques, nous ont surpris. Bien qu'ils soient, en théorie, sensibles et vulnérables aux effets des changements climatiques sur le Saint-Laurent, dans les faits, ils s'en préoccupent beaucoup moins que les scientifiques. Ces résultats de terrain nous ont permis de pousser plus loin la réflexion sur l'importance et la complexité du contexte individuel et social dans lequel s'inscrivent les stratégies d'adaptation aux changements climatiques. Le tableau dans lequel s'intègre l'adaptation est plus complexe qu'une simple relation directe entre l'Homme et le climat. L'importance et la signification que chacun donne à l'environnement et aux phénomènes qui s'y produisent dépendent de la façon dont il conçoit cet environnement, de la place qu'il s'y donne et de ses besoins et intérêts par rapport à ce dernier. La perception et l'adaptation aux effets des changements climatiques seront donc tributaires de la « vision du monde » ou, plus précisément, de la « vision de l'environnement » propre aux personnes ou groupes concernés. De plus, lorsqu'une ressource ou un espace sert plusieurs usagers, plusieurs visions de l'environnement et plusieurs intérêts entrent en interaction. Ces interactions mettent en évidence un système comprenant de nouvelles vulnérabilités qui n'apparaissent pas lorsque l'on étudie séparément les composantes -les différents acteurs ou porteurs d'intérêts et de visions de l'environnement -du système. Les interactions entre les acteurs, tout comme les acteurs eux-mêmes, ont une importance non négligeable lorsqu'il est question d'adaptation. À l'aide d'une étude de cas effectuée auprès de plusieurs pêcheurs, nous illustrons l'importance de prendre en compte, dans les études sur l'adaptation aux changements climatiques, le quotidien des acteurs, ainsi que la complexité des dynamiques locales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, Vulnérabilité, Adaptation, Fleuve Saint-Laurent, Niveau d'eau, Représentations sociales, Perspectives culturelles, Dynamiques locales.

Les effectifs de la population d'Eiders à duvet (Somateria mollissima dresseri) de l'estuaire du Saint-Laurent fluctuent considérablement sans tendance apparente depuis plusieurs années. Pendant l'été, les périodes d'élevage des jeunes et de mue des adultes sont deux moments importants du cycle de vie de cette espèce. La sélection d'habitats optimaux appropriés à leurs besoins est alors primordiale. La moindre modification de ces habitats, notamment par le développement anthropique, pourrait jouer un rôle important dans le devenir de toute la population. Les objectifs de notre étude étaient d'étudier la répartition et le comportement des eiders sur les sites d'élevage des jeunes et de mue des adultes sous l'influence de facteurs biotiques et abiotiques le long de la rive sud de l'estuaire du Saint-Laurent. Le terrain d'étude s'étendait sur 200 km entre les municipalités de Notre-Dame-du-Portage et de Matane dans la région du Bas Saint-Laurent. Des inventaires ont été effectués dans 68 zones d'observation le long de la côte, tous les trois jours. Le nombre d'oiseaux, l'âge des jeunes, le sexe des adultes et leur comportement ont été notés, ainsi que l'occurrence du dérangement humain. La disponibilité des ressources alimentaires a été obtenue sur le terrain par une caractérisation des habitats à l'aide d'une série de transects établis aléatoirement dans un sous-échantillon de zones. Les couvées et les adultes sans jeunes avaient une répartition distincte principalement influencée par la répartition et l'abondance de leurs proies préférentielles. Les couvées privilégiaient les côtes proches des îles de nidification tandis que les adultes partaient en direction du Golfe du Saint-Laurent très tôt après l'éclosion. Leur comportement sur les rives variait également selon leurs besoins énergétiques respectifs mais aussi, pour tous les oiseaux, sous l'influence du dérangement humain. Cette étude a caractérisé les sites préférentiels d'élevage des jeunes le long de la rive sud du fleuve Saint-Laurent. Elle a également révélé que la majorité des adultes ne mue pas dans cette partie de l'estuaire. Ces connaissances faciliteront la mise en place de plans de gestion pour la conservation de cette espèce. Néanmoins, d'autres études sont à mener pour identifier les principaux sites de mue des adultes et caractériser plus précisément l'influence de variables abiotiques comme le dérangement humain sur les couvées d'eiders. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Somateria mollissima, élevage des jeunes, mue, répartition, ressources alimentaires

L'utilisation massive des retardateurs de flamme organohalogénés dans les produits manufacturés se solde, à ce jour, par une dispersion importante de ces composés dans l'environnement et par leur accumulation au sein des espèces aviaires notamment. À cet effet, il fut mesuré les plus fortes concentrations du congénère BDE-209 (composante principale du mélange Déca-BDE) couplé à une forte détection des isomères du Déchlorane Plus (syn- et anti-DP) dans les tissus de goéland à bec cerclé (GBC) nichant dans le fleuve Saint-Laurent, en aval de Montréal. En raison de leur forte charge en halogène et leur poids moléculaire important, le BDE-209 et le DP ont été considérés comme étant peu biodisponibles et très stables d'un point de vue physicochimique. Or, en ce qui a trait au BDE-209, plusieurs produits de débromination ont également été quantifiés dans ces mêmes tissus, mais leurs sources restent encore ambiguës. Par ce travail de recherche, nous avons donc tenté de vérifier l'hypothèse proposant que le BDE-209 et les isomères du DP représentent de bons substrats à l'action des enzymes de biotransformation isolées des microsomes hépatiques de GBC, résultant ainsi en une série de produits déhalogénés. Cette étude a donc pour but d'élucider le potentiel de biotransformation du BDE-209 et des deux isomères du DP à l'aide d'un essai de biotransformation in vitro (90 min) utilisant des microsomes hépatiques de GBC naturellement exposés, et ce, en les comparant à un congénère métabolisable (BDE-15) et à un autre étant résistant à la dégradation enzymatique (BDE-153). Basé sur un gradient d'activité EROD hépatique (faible, moyen et élevé), les oiseaux ayant une activité EROD moyenne ont démontré une diminution significative d'environ 20% du BDE-15 alors qu'aucune dégradation significative n'a été obtenue pour le BDE-153, -209 et pour les isomères du DP. Également, le pourcentage de dégradation du BDE-15 entre les groupes d'activité EROD « faible » et « moyen » a varié d'un peu plus de 10% laissant entrevoir qu'une certaine induction enzymatique serait favorable aux fins de la biotransformation de ce congénère. En somme, le présent travail ne permet pas d'expliquer la présence des produits de débromination du BDE-209 dans les tissus du GBC étant donné l'absence de biotransformation observée lors de l'essai in vitro. Ces produits pourraient toutefois avoir été absorbés par leur alimentation et/ou leur environnement quoique l'on ne puisse exclure que des processus métaboliques affectant l'intégrité moléculaire du BDE-209 aient véritablement lieu chez le GBC. Quant aux isomères du DP, il semble qu'ils ne soient pas susceptibles à la biotransformation dans le cadre du design expérimental réalisé. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Retardateur de flamme halogéné, polybromodiphényléther (PBDE), Déchlorane Plus (DP), oiseau, biotransformation in vitro, microsomes hépatiques

En dépit de l'importance des flux de carbone transitant depuis les continents jusqu'aux océans, le cycle de la matière organique à l'échelle continentale reste encore en partie méconnu. Ainsi, par exemple, le carbone organique dissous des eaux naturelles (COD) a-t-il surtout été étudié sous un aspect chimique indifférencié. Des études isotopiques ainsi que l'utilisation de biomarqueurs, dans les sols et dans différents écosystèmes aquatiques, ont cependant permis d'élucider certains aspects de son cycle. La présente étude s'inscrit dans cette perspective. Deux types de milieux distincts, l'un iIlustratif des eaux de surface (fleuve Saint-Laurent, Canada), l'autre, d'eaux souterraines (aquifère de l'Astien, France), ont été examinés. Bien que ces deux sites illustrent des processus biogéochimiques contrastés, leur étude s'est appuyée sur une méthodologie commune basée sur l'utilisation des isotopes du carbone et des biomarqueurs ligneux. Dans le volet "Saint-Laurent", nous nous sommes intéressés au cycle du carbone organique terrigène à partir de mesures ¹³C et ¹⁴C du COD total et d'une composante réfractaire du COD afin de mieux comprendre l'origine et l'évolution du carbone organique terrigène lors de son exportation vers l'océan. Dans le volet concernant l'aquifère des sables de l'Astien, l'utilisation des mêmes approches ont été retenues dans le but de déterminer la nature, les sources, l'état de dégradation et l'évolution temporelle du COD dans une nappe d'eau souterraine, à des fins éventuelles d'estimation de son temps de séjour. Nous retenons, de l'étude, une origine majoritairement terrigène, tout au long de l'année, en ce qui a trait au COD du système hydrologique du Saint-Laurent, ainsi que son âge globalement très récent (quelques années). Cependant, une fraction de ce COD, représentant de 8 à 28% de la totalité, est apparue beaucoup plus ancienne (quelques centaines d'années). Cette fraction réfractaire correspond principalement à des composés organiques issus de la décomposition de végétaux terrigènes (cellulose, lignine), bien que la contribution de noir de carbone ne soit pas exclue. L'activité ¹⁴C du COD total est majoritairement héritée de celle du COD labile plus ou moins proche des teneurs ¹⁴C du CO₂ atmosphérique actuelles, mais les écarts observés par rapport à celle-ci sont dus aux variations des teneurs en ¹⁴C de la fraction réfractaire. La présente étude indique que le COD total du système hydrologique du fleuve SaintLaurent est en majorité constitué de composés organiques facilement biominéralisables et donc potentiellement grands consommateurs d'oxygène dissous. De ce fait le carbone organique terrigène pourrait jouer un rôle plus important qu'estimé aujourd'hui dans l'apparition de conditions hypoxiques dans les estuaires et zones côtières du globe. Dans le système de l'aquifère de l'Astien, les évolutions similaires des familles de phénols issues de la macromolécule ligneuse suggèrent que l'absorption de composés ligneux se fait sur la macromolécule et non sur composés individuels. La présente étude laisse croire que les signatures ligneuses sont susceptibles d'être modifiées par le biais des processus pédogénétiques, mais aussi que les cinétiques relatives de dégradation des composés organiques issus de la macromolécule ligneuse pourraient donner lieu à des applications géochronométriques. En effet, l'acétovanillone, l'acide 3,5-dihydroxybenzoïque et l'acide p-coumarique présentent des variations en concentrations relatives liées aux variations des activités ¹⁴C mesurées.

Les retardateurs de flamme halogénés comme les polybromodiphényléthers (PBDE) sont utilisés depuis plusieurs années pour leurs propriétés ignifugeantes dans les produits d'usage courant. Afin de rencontrer les normes de protection des incendies, on retrouve de ces substances dans les textiles, les circuits électroniques, les meubles, etc. Il existe trois formulations techniques de PBDE, soit le penta-BDE, l'octa-BDE et le déca-BDE. Les mélanges penta- et octa-BDE ont été bannis au Canada en 2006. Cependant, le déca-BDE est couramment utilisé comme additif dans nos produits de consommation, quoique certaines restrictions quant à sa production et son utilisation soient à prévoir pour 2013 au Canada. Ces composés bromés présentent plusieurs propriétés inquiétantes, c'est-à-dire leur liposolubilité, leur potentiel de bioaccumulation et de bioamplification et leurs métabolites potentiellement toxiques. Par ailleurs, il a été démontré dans plusieurs études que les PBDEs sont bioaccumulés dans la faune, entre autres, chez les espèces aviaires. Les espèces occupant des niveaux trophiques supérieurs sont plus sensibles à la bioaccumulation de certains de ces contaminants. En ce sens, le goéland à bec cerclé (Larus delawarensis), qui niche sur des îles à l'Est de Montréal et dans une portion du Fleuve Saint-Laurent fortement contaminée par les retardateurs de flammes, est considérablement exposé à ce genre de substances. De plus, cette espèce est omnivore et fréquente les milieux urbains, périurbains, agricoles et les dépotoirs : elle est donc en contact avec une myriade de contaminants. Le but de cette étude était d'expliquer les profils de contamination aux PBDEs chez le goéland à bec cerclé par une nouvelle technologie de géolocation ainsi que par les analyses d'isotopes stables du carbone (δ13C) et de l'azote (δ15N). Le premier objectif était la caractérisation du régime alimentaire par l'isotopie stable dans différents tissus (δ13C et δ15N dans le plasma, les cellules sanguines et le foie) et par la géolocation, permettant une connaissance approfondie des aires d'alimentation visitées par chaque individu. Le second objectif était la compréhension du lien entre le profil de contamination aux PBDEs (plasma et foie), la signature isotopique (plasma et foie) et les aires d'alimentation visitées. Il était attendu que l'utilisation de l'isotopie stable en combinaison avec la géolocation permette d'expliquer les variations intraspécifiques des profils de contamination au sein de cette colonie. L'identification de ces aires a été réalisée par le suivi des oiseaux en nidification (n=23) munis de GPS miniatures (période de 24-30h, précision 5-10m). Selon ces données, les individus ont été classés selon trois habitats d'alimentation principaux : Agricole, fleuve Saint-Laurent et Anthropique (noyau urbain de Montréal, sites d'enfouissement, bassins d'eaux usées). Le ratio δ15N des cellules sanguines était significativement plus bas chez les oiseaux classés dans le milieu Anthropique (p = 0.04), révélant entre autre l'influence de la nourriture transformée. La signature de carbone généralement terrestre a également souligné l'influence du milieu anthropique et agricole dans le comportement alimentaire de cette espèce, pourtant considérée comme piscivore facultative. Également, le ratio C:N (foie) (p = 0.04) et les ratios de la concentration de BDE-209 sur la concentration de BDE-47 (plasma) (p = 0.03) étaient plus élevés chez les oiseaux classés dans l'habitat d'alimentation Anthropique. Une exposition élevée au BDE-209 semble donc être reliée à l'utilisation des milieux anthropiques. En effet, ce congénère est encore aujourd'hui couramment utilisé par l'industrie chimique, contrairement au BDE-47 et BDE-99 qui sont bannis au Canada. Les sources de BDE-209 sont donc principalement industrielles, et son rejet dans l'environnement urbain est constant. Finalement, cette étude a permis de révéler les avenues prometteuses de cette nouvelle approche, soit l'utilisation de l'isotopie stable combinée avec la géolocation comme marqueur d'alimentation et de contamination chez certains individus. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : polybromodiphényléthers, isotopes stables, géolocation, régime alimentaire, Laridés

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La matière organique dissoute (MOD) joue un rôle clé dans le fonctionnement des rivières à titre de vecteur de carbone organique et d’énergie, tout en contribuant au transport de nutriments, de métaux et de divers contaminants. Elle est principalement dégradée à travers la minéralisation photochimique et la respiration bactérienne. La vitesse à laquelle se produit cette dégradation est influencée à la fois par la composition chimique et moléculaire de la MOD et par les conditions environnementales dans lesquelles elle est transformée. Toutefois, les études évaluant simultanément ces effets intrinsèques et extrinsèques sont rares en milieu fluvial et la plupart se concentrent sur un seul des processus de dégradation. De plus, les résultats de ces expériences sont rarement transposés à une colonne d’eau entière, ce qui limite l’évaluation de la réactivité écosystémique en rivière. Durant l’été 2019, nous avons échantillonné 40 sites le long d’un transect de 207 kilomètres sur le fleuve Saint-Laurent, une grande rivière tempérée dans laquelle s’écoulent côte-à-côte deux masses d’eau contrastées en termes de propriétés chimiques et physiques. En laboratoire, nous avons évalué la bio- et la photo-réactivité de la MOD au moyen d’incubations et d'expositions sous un simulateur solaire pour ensuite transposer ces données à l’écosystème en estimant pour tous les sites échantillonnés des taux surfaciques de dégradation in situ à partir de profils lumineux et bathymétriques. Nos résultats indiquent que la dégradation in situ de la MOD est essentiellement déterminée par la dégradation biologique. Cette dernière est généralement un à deux ordres de grandeur plus importante que la dégradation photochimique. Les taux surfaciques totaux de dégradation (calculés comme la somme des taux de dégradation photochimique et biologique) vont de 36,7 à 892,1 mg C m-2 j-1. Les taux surfaciques de dégradation photochimique sont principalement influencés par la photoréactivité de la MOD. En revanche, nous avons identifié un pool relativement constant de MOD bioréactive qui semble indépendant de la concentration initiale, de la composition ou des conditions environnementales. Des taux disproportionnellement élevés de biodégradation (2,5 à 4 fois la moyenne) ont été observés pour quelques sites peu profonds et situés près d’effluents urbains ou d’îles. Ces taux sont probablement stimulés par une combinaison de concentrations élevées en nutriments et une proportion plus importante de composantes protéiniques dans la MOD. Nos travaux fournissent l’une des rares démonstration expérimentale de la dominance de la dégradation biologique dans les grandes rivières, mais révèlent que la dégradation photochimique peut être d’importance comparable dans certaines zones de faible profondeur plus fortement connectées au milieu terrestre. En somme, ces observations suggèrent l’existence de points de contrôle écosystémiques pour la réactivité de la MOD dans les grandes rivières et laissent entrevoir de nouveaux questionnements quant à leur rôle dans l’export et le transport de matière terrestre. / Dissolved organic matter (DOM) is central to rivers functioning as it is a complex mixture composed of vast amounts of organic carbon and energy, also acting as a vector for nutrients, metals and various contaminants. Both the chemical and molecular composition of the DOM and the environmental conditions in which it is processed can influence its rate of removal from the water column, mainly through photochemical mineralization and bacterial respiration. Studies evaluating these intrinsic and extrinsic aspects simultaneously, particularly on both the biological and photochemical degradation are rare, particularly in large fluvial systems. During the summer of 2019, we sampled a 207 km transect of the St. Lawrence (SLR), a large temperate river in which flows two strikingly distinct water masses in terms of origin as well as chemical and physical properties. We then assessed DOM bio- and photo-reactivity at 40 sites along the river through a series of standardized incubations and exposure to simulated sunlight, and then used water irradiance and morphometric profiles to estimate in situ areal rates of processing across the river. We found that the in situ reactivity was mostly driven by biological degradation, which was typically one to two order of magnitude higher than photochemical degradation. Total daily processing (calculated as the sum of photochemical and biological degradation) across the whole water column ranged from 36.7 to 892.1 mg C m-2 d-1. In situ photochemical degradation was largely driven by DOM photoreactivity. In contrast, we found a relatively constant baseline pool of biolabile DOM that appeared to be independent from changes in concentration and environmental conditions. Disproportionately high biodegradation rates (2.5-4x the average) were found in a few shallower sites, near effluents or islands, potentially driven by a combination of local increases in nutrient concentration and compositional changes in the proportion of protein-like DOM. We provide rare experimental evidence for the often-assumed dominance of biodegradation over photodegradation in large rivers, but also emphasize that photodegradation can locally be just as important in terrestrially connected areas of low depth. In turn, these observations hint at the presence of ecosystem control points in large and heterogenous rivers with contrasting sources and composition of DOM, opening new research perspectives into the role of large rivers in the export and retention of terrestrial matter.

L’urbanisation croissante et la propagation des activités humaines entrainent l’augmentation de l’apport de nombreux micropolluants dans le milieu aquatique. Le compartiment aquatique est alors défini comme le réceptacle ultime de la pollution environnementale apportée par diverses sources : les effluents municipaux et industriels, les lixiviats des sites d’élimination des déchets solides, le ruissellement des eaux urbaines et des eaux des sites agricoles. Parmi les contaminants retrouvés dans l’eau, il y a les psychotropes (benzodiazépines, antidépresseurs,antiépileptiques, etc…) qui appartiennent à la grande famille des médicaments. Ce sont des molécules biologiquement actives, ubiquistes, qui sont principalement d’origine urbaine, qui sont apportées continuellement dans l’environnement aquatique et qui sont fortement consommées au niveau mondial. Depuis quelques années, les scientifiques commencent à s’intéresser à cette famille thérapeutique mais il existe encore un réel manque de connaissance sur l’intégralité du problème de diffusion des psychotropes,de leur passage en station d’épuration à leur présence dans l’environnement et enfin à leur impact sur les organismes aquatiques. Ces travaux de thèse cherchent donc à documenter ce point en se focalisant sur l’étude de la présence, du devenir et de l’impact des psychotropes dans la Garonne estuarienne (France) et le fleuve Saint Laurent (Québec, Canada). Dans un premier temps, une méthode analytique multi-résidus permettant l’analyse de 47 psychotropes dans les eaux usées et les eaux de surface a été développée et validée. Des échantillonneurs passifs de type POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) ont été calibrés et validés afin de permettre le suivi intégratif et continu des psychotropes dans les eaux de surface.Dans un second temps, les effluents d’entrée et de sortie de station d’épuration des agglomérations de Bordeaux en France et de Repentigny et Montréal au Québec ont été caractérisés. Les résultats de cette étude montrent que les traitements épuratoires de chacune des stations d’épurations étudiées ont une efficacité limitée pour éliminer les psychotropes dans les eaux usées. Par la suite, le suivi effectué dans la Garonne estuarienne et dans le fleuve Saint Laurent a mis en évidence la présence de psychotropes dans l’environnement qui sont majoritairement apportés par l’amont des villes de Bordeaux et Montréal.La comparaison des résultats obtenus pour la France et le Québec montre qu’il existe bien des habitudes de prescriptions et de consommations différentes entre les deux pays. Même si les procédés d’épuration sont différents entre les deux pays (traitement secondaire en France et primaire au Québec),l’efficacité d’élimination sur la famille thérapeutique des psychotropes reste insuffisante. Enfin ila été observé que le débit du milieu récepteur jouait un rôle important dans la dilution et le devenir des composés.Dans un troisième et dernier temps, des études in vitro et in vivo ont montré que certains psychotropes pouvaient avoir un impact toxique sur les bivalves d’eau douce étudiés (Elliptio complanata et Corbiculafluminea) lors d’exposition de composés seuls ou en mélange à des concentrations de l’ordre du mg.L-1 (concentrations expérimentales) et même du ng.L-1 (concentrations environnementales). / Increasing urbanization and human activities cause an increase of micropollutant input in the aquatic environment. The water compartment is then defined as the ultimate receptacle of environmental pollution originating from various sources: municipal and industrial wastewaters, leachates from solidwaste disposal sites, waters of urban and agricultural runoff.Among the contaminants found in the water, there are psychotropic drugs (benzodiazepines, antidepressantsor antiepileptics) belonging to the family of pharmaceuticals. These are biologically active molecules, ubiquitous, which are mainly of urban origin, which are continuously introduced into the aquatic environment and are heavily consumed around the world.In recent years, scientists have begun to show interest for this therapeutic family, but there is still areal lack of knowledge about the full psychotropic diffusion problem; from their presence in wastewater treatment plant to their presence in the environment and finally to their impact on aquatic organisms.In this global perspective these thesis works seek to document the presence, fate and impact of psychotropic drugs in the Garonne estuarine (France) and the St. Lawrence River (Quebec, Canada).Firstly, a multi-residue analytical method for the analysis of 47 psychotropic drugs in wastewater and surface waters has been developed and validated. POCIS passive samplers were calibrated and validated for continuous integrative monitoring of psychotropic drugs in surface waters.Secondly, the treatment plant influents and effluents of Bordeaux in France and Repentigny and Montreal in Quebec have been characterized. The results of this study show that treatment processes ofstudied wastewater treatment plants have limited performances to remove psychotropic drugs in wastewaters. There after, the monitoring performed in the Garonne estuarine and in the St. Lawrence River has highlighted that the presence of psychotropic drug in the environment is mainly related toupstream input of Bordeaux and Montréal.Comparison of the results obtained in the two countries surveyed show that there are many different patterns of prescriptions and consumption between the two countries. Although the treatment processes are different between the two countries (secondary treatment in France and primary in Quebec), their removal efficiency is still insufficient for psychotropic drugs. Finally it was observed that theflow rate of the receiving environment plays an important role in the dilution and the fate of the compounds.In a third and final stage, in vitro and in vivo studies have shown that some psychotropic drugs could have a toxic impact on the studied freshwater bivalves (Elliptio complanata and Corbicula fluminea) upon exposure alone or in mixture with concentrations in the order of mg.L-1 (tests concentrations) and even ng.L-1 (environmental concentrations).