Cette recherche a été réalisée dans le but de développer de nouvelles connaissances théoriques et appliquées pouvant contribuer à la mise au point de nouvelles technologies visant à résoudre le problème croissant de la contamination des sols pollués par les métaux. Cette thèse a porté sur le traitement du sol du site de Pointe-aux-Lièvres (PAL) localisé à Québec, Canada, lequel est pollué par des métaux toxiques, principalement le Pb, en utilisant différents processus de décontamination. Plus spécifiquement, cette recherche a été divisée en trois phases. La première phase consistait à traiter le sol contaminé avec des acides inorganiques, HCl, H₂SO₄ et un mélange H₂SO₄ -NaCl comme agents de lavage de sol pour produire des solutions acides. Les résultats expérimentaux ont montré l'efficacité de l'application de ces réactifs comme agents de nettoyage de sols pour extraire les ions métalliques des sols. Principalement, le lixiviat préparé avec la combinaison H₂SO₄ -NaCl a montré une légère augmentation de solubilisation des ions métalliques pour quelques ions tel que le Cr, Mn, et le Pb, comparé aux autres agents de lavages. Dans la seconde phase, la performance de deux membranes commerciales de nanofiltration (NF), nommé Desal 5 et NF-270, a été étudiée pour connaître leur habilité à récupérer les métaux en utilisant les trois différents lixiviats préparés dans la première phase. Les résultats ont montré que les membranes de nanofiltration ont des comportements différents selon leur nature chimique. La performance des membranes a été évaluée en fonction de leur perméabilité, de leur capacité de rétention d'ions métalliques de la solution d'alimentation et de l'effet des conditions d'opérations différentes, tel que le pH, la pression, le débit de recirculation, et la concentration de la solution sur le perméat. Les résultats ont montré que l'application de membranes NF sur les lixiviats de décontamination de sol est une alternative prometteuse pour la récupération des ions métalliques. Par exemple, il a été observé que, dans l'ensemble, les membranes ont une bonne capacité de rétention des ions multivalents et divalents en comparaison avec les ions monovalents, lesquels sont inoffensifs pour l'environnement. La troisième partie de cette recherche a consisté à étudier une méthode avancée pour traiter la fraction concentrée obtenue par le procédé de NF. Dans ce cas, la performance d'un procédé électrochimique a été évaluée. L'étude en laboratoire a démontré une élimination importante des ions toxiques tels que Cu, Mn et Pb, provenant de lixiviats résultant particulièrement du procédé H₂SO₄-NaCl (≥ 97%). De plus, le coût du traitement électrochimique des lixiviats en terme de consommation d'énergie et de disposition de boues métalliques a été estimé, tout comme la faisabilité de l'application de ce procédé pour enlever les métaux de façon effective et économique. Les résultats obtenus dans cette étude ne donnent pas seulement un procédé pour traiter les sols contaminés, de ce fait, réduisant directement le volume de l'eau contaminée produite, mais offrent également une nouvelle approche pour traiter les résidus de déchets complexes produits pendant différents procédés industriels. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Décontamination de sol, Lavage de sol, Acides inorganiques, Lixiviat acide, Membranes de NF, Caractérisation de membrane, Perméabilité de l'eau, Perméabilité dynamique, Rétention métal-ion, Procédé électrochimique, Enlèvement d'ion métallique.

Les objectifs de notre projet de recherche portaient sur les effets toxiques des nanoparticules d'oxyde de cuivre encapsulées et du dichromate sur la photosynthèse d'une algue verte, C. reinhardtii. Le but de cette étude a été d'utiliser l'avantage des paramètres photosynthétiques dans l'évaluation de toxicité de ces polluants. La formation d'espèces réactives de l'oxygène responsable du stress oxydatif, a été étudiée par l'utilisation d'un marqueur, le 2',7'-dichlorodihydrofluoresceine diacetate dont la fluorescence a été suivie par cytométrie en flux. L'étude des effets sur la photochimie du PSII a été étudiée par la fluorescence chlorophyllienne. Dans la seconde partie du projet, nous avons étudié les effets du dichromate sur le transport d'électrons photosynthétiques et les mécanismes de dissipation d'énergie des Photosystèmes Il et I. Les propriétés structurelles du photosystème II ont été étudiées par «Western blot» et par chromatographie liquide haute performance. Les propriétés fonctionnelles des Photosystème II et I ont été déterminées par la mesure de la cinétique de fluorescence chlorophyllienne et les changements d'absorbance à 830 nm, respectivement. Pour ces études, l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii a été utilisée comme modèle biologique dans le domaine d'ecotoxicologie. Nous avons mis en évidence que la nanoparticule d'oxyde de cuivre encapsulée entraînait l'altération de l'intégrité cellulaire par la formation d'espèces réactives de l'oxygène. Nous avons constaté que ces espèces réactives de l'oxygène sont responsables de la détérioration des pigments chlorophylliens. Les dommages importants de l'appareil photosynthétique font que l'énergie lumineuse absorbée sera principalement dissipée par les voies non-photochimiques. Cette étude démontre que les nanoparticules d'oxyde de cuivre encapsulées induisent d'importants effets toxiques au niveau photochimique dans la photosynthèse chez l'algue. Nous avons aussi conclu que les rendements photochimiques des Photosystèmes Il et I sont diminués par les effets du dichromate. L'inhibition de la photochimie par le dichromate cause une diminution de la dissipation d'énergie par la voie photochimique du Photosystème Il et une augmentation de la dissipation d'énergie sous forme non-photochimique non-régulée. Notre recherche nous permet de conclure que les paramètres photosynthétiques peuvent être utilisés pour l'évaluation de la toxicité des métaux. Les nombreuses mesures des différents paramètres, indicateurs de la photochimie dans la photosynthèse, nous ont permis de démontrer la grande utilité de ces paramètres pour évaluer les risques de toxicité par les métaux étudiés dans notre projet. De plus, les indicateurs de formation d'espèces réactives de l'oxygène ont aussi été démontrés comme excellent indicateur de toxicité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Algues, Aluminium, Chlamydomonas acidophila, Chlamydomonas reinhardtii, Dichromate, Euglena gracilis, Métaux, Photosynthèse, Photosystème l, Photosystème II, Toxicologie.

La nourriture traditionnelle (NT) (résultant principalement des ressources halieutiques et cynégétiques) présente de nombreux bénéfices pour les communautés autochtones. Elle apporte beaucoup d'éléments essentiels pour le maintien d'une bonne santé. En effet, en plus d'être nutritive, la NT englobe plusieurs autres aspects. Culturellement, la chasse et la pêche permettent la transmission du savoir et des valeurs traditionnelles aux futures générations, tout en valorisant la coopération et la cohésion sociale. D'un point de vue économique, les activités traditionnelles contribuent à l'autosuffisance alimentaire et perpétuent également les activités artisanales traditionnelles. Ces activités renforcent les liens que les peuples des Premières Nations ont avec leur environnement. Pour les Autochtones, le concept d'une bonne santé, implique un maintien des aspects sociaux, culturels, spirituels, nutritionnels et économiques, qu'apporte la NT. Par contre, la consommation de NT expose ces populations à des substances potentiellement toxiques à leur santé. Les poissons et mammifères marins sont souvent contaminés par du méthylmercure (MeHg) et autres contaminants associés alors que le gibier ainsi que la sauvagine contiennent des polluants organiques persistants et autres métaux lourds comme le cadmium et le plomb. De par son caractère neurotoxique, le MeHg peut causer de graves répercussions sur la santé telles que des difficultés motrices, sensorielles et cognitives. Les personnes les plus à risque sont celles consommant de grandes quantités de poissons et/ou de mammifères marins, c'est-à-dire les populations autochtones et les pêcheurs sportifs ou des sous-groupes plus vulnérables tels les enfants et les femmes enceintes. Au Canada, certains peuples autochtones, tels que les Inuits et les Cris, ont été et sont encore étudiés dans le but d'évaluer et de mieux comprendre les risques d'une exposition aux divers contaminants présents dans leur environnement. À ce jour, aucune étude n'a porté sur les effets de l'exposition environnementale au mercure (Hg) et autres contaminants, de même qu'aux effets potentiellement néfastes sur la santé dans les communautés innues (ou montagnaises), qui sont culturellement et géographiquement différentes des communautés Inuites et Cries. Il est fort probable que ces différences territoriales se reflètent à travers les espèces animales consommées qui pourraient présenter des profils de contamination différents et conséquemment sur les risques d'expositions environnementales reliés à leur alimentation. Dans le cadre du projet multidisciplinaire COMERN (Collaborative Mercury Research Network) et en adoptant une approche écosystémique, au sein de la communauté innue de Sheshatshiu (Labrador), le sujet proposé dans le cadre de ce doctorat a permis d'évaluer, dans un premier temps, que les résultats de Hg dans les cheveux des participants de l'étude ont montré des niveaux étonnamment faibles (niveaux d'exposition jugés acceptables selon les recommandations de Santé Canada) par rapport à leur consommation de poissons. En tenant compte de plusieurs paramètres, les niveaux de Hg dans le poisson des différentes espèces consommées, le nombre de repas de poisson de chaque espèce ainsi que la taille des portions consommées, l'apport de Hg pour chaque participant fut calculé. Les niveaux de Hg capillaires de chaque participant ont été mesurés et comparativement aux niveaux attendus (par des simulations informatiques), les niveaux étaient dix fois moins élevés, suggérant des différences d'assimilation du Hg. Dans un deuxième temps, les résultats obtenus ont permis d'apprécier les bienfaits de l'alimentation traditionnelle des lnnus et les bienfaits de la NT selon les apports nutritionnels de référence et sur l'indice de masse corporelle. Dans un troisième temps, des altérations neurologiques précoces pouvant être associées à l'exposition au Hg et autres contaminants ont été évaluées selon trois domaines neurologiques (moteur, sensoriel et cognitif). Les principaux résultats ont démontré que les performances des trois domaines analysés étaient affectées par des profils de contamination différents. Et finalement, cette étude a permis de révéler trois groupes distincts en lien avec leurs performances aux tests neurofonctionnels (groupe bonne mémoire, groupe bonne vision et groupe avec difficultés). Les principales investigations effectuées sur le groupe avec difficultés, ont confirmé des niveaux de contaminants significativement plus élevés comparativement aux deux autres groupes (groupe bonne mémoire et groupe bonne vision), nonobstant l'âge et le nombre de repas traditionnels consommés. En analysant les informations colligées à l'aide des questionnaires sociodémographiques, .portant sur les lieux de chasse et de pêche visités par les familles innues, il a été possible d'établir qu'une partie des zones de chasse et de pêche utilisées par le groupe avec difficultés abritaient également des infrastructures militaires. Par ailleurs, des sources médiatiques et scientifiques ont rapporté, pour ces emplacements militaires, des déversements ou de la mauvaise gestion des déchets (métaux lourds et composés organochlorés) dans le passé, qui ont eu pour conséquences, selon ces mêmes sources, de contaminer les eaux et les sols environnants. Les résultats à venir seront les premiers à documenter les effets du Hg et autres contaminants au niveau d'une population adulte d'Innus et parmi les quelques études portant sur les effets d'une exposition multiple sur une population adulte (hommes et femmes). Ces résultats seront d'abord utiles pour la communauté autochtone. Les informations recueillies guideront les intervenants locaux pour monter un plan d'intervention, d'éducation et de gestion des ressources en combinant le savoir local et les données scientifiques générées par l'étude. Deuxièmement, les résultats serviront à la communauté scientifique qui s'intéresse à la problématique du Hg et autres contaminants ainsi qu'aux effets possibles chez les Premières Nations. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Innu, Nourriture traditionnelle, Contaminants, Métaux, Mercure, BPC, Pesticides organochlorés, Exposition multiple, Tests neurofonctionnels, Indice de masse corporelle, Territoire.