L'objectif de ce travail est d'évaluer le transfert des métaux lourds au sein d'une installation de traitement des eaux de ruissellement routier et de développer un procédé épuratoire qui permettrait de parfaire le traitement de ces eaux. La démarche scientifique déployée a d'abord consisté en la caractérisation des flux métalliques acheminés dans un bassin de rétention recevant des eaux de ruissellement provenant d'une autoroute et en l'évaluation du transfert de cette pollution métallique vers la végétation environnante. Les résultats de cette première étude ont permis de mettre en évidence : (1) un transfert des métaux lourds (Cd, Ni, Zn) des compartiments eau - sol vers les macrophytes aquatiques présent sur le site, (2) la capacité de ces macrophytes à accumuler des polluants métalliques au sein de leurs tissus et (3) le caractère bioindicateur de ces macrophytes pour assurer une surveillance de la pollution métallique présente dans les eaux de ruissellement. Compte tenu de la capacité des plantes à accumuler des métaux, en particulier au niveau de leurs racines, un procédé de phytoremediation appelé marais flottant a été proposé pour affiner le traitement des eaux de ruissellement. Les performances épuratoires de ces systèmes ont été évaluées en microcosmes et la faisabilité technique de pouvoir implanter de tels systèmes directement à la surface d'ouvrages existants a également été appréhendée. Les résultats ont démontré que les marais flottants peuvent tout à fait être mis en œuvre à la surface de bassins de rétention sous réserve que les matériaux choisis pour la construction de ces systèmes soient adaptés aux conditions environnementales. Les résultats ont également mis en évidence la capacité des marais flottants à éliminer les métaux présents en phase aqueuse ainsi que l'importance du réseau racinaire qui se développe dans la colonne d'eau sur la rétention des polluants et la filtration des particules fines en suspension. Enfin, cette étude a démontré que les marais flottants peuvent être considérés comme des systèmes de traitement pérennes et nécessitant très peu de maintenance.

L’objectif de ce travail est d’évaluer le transfert des métaux lourds au sein d’une installation de traitement des eaux de ruissellement routier et de développer un procédé épuratoire qui permettrait de parfaire le traitement de ces eaux. La démarche scientifique déployée a d’abord consisté en la caractérisation des flux métalliques acheminés dans un bassin de rétention recevant des eaux de ruissellement provenant d’une autoroute et en l’évaluation du transfert de cette pollution métallique vers la végétation environnante. Les résultats de cette première étude ont permis de mettre en évidence : (1) un transfert des métaux lourds (Cd, Ni, Zn) des compartiments eau – sol vers les macrophytes aquatiques présent sur le site, (2) la capacité de ces macrophytes à accumuler des polluants métalliques au sein de leurs tissus et (3) le caractère bioindicateur de ces macrophytes pour assurer une surveillance de la pollution métallique présente dans les eaux de ruissellement. Compte tenu de la capacité des plantes à accumuler des métaux, en particulier au niveau de leurs racines, un procédé de phytoremediation appelé marais flottant a été proposé pour affiner le traitement des eaux de ruissellement. Les performances épuratoires de ces systèmes ont été évaluées en microcosmes et la faisabilité technique de pouvoir implanter de tels systèmes directement à la surface d’ouvrages existants a également été appréhendée. Les résultats ont démontré que les marais flottants peuvent tout à fait être mis en œuvre à la surface de bassins de rétention sous réserve que les matériaux choisis pour la construction de ces systèmes soient adaptés aux conditions environnementales. Les résultats ont également mis en évidence la capacité des marais flottants à éliminer les métaux présents en phase aqueuse ainsi que l’importance du réseau racinaire qui se développe dans la colonne d’eau sur la rétention des polluants et la filtration des particules fines en suspension. Enfin, cette étude a démontré que les marais flottants peuvent être considérés comme des systèmes de traitement pérennes et nécessitant très peu de maintenance. / The objective of this work is to evaluate the heavy metal transfer into an urban stormwater treatment device and to develop a treatment process which would allow improving the treatment of these waters. The scientific approach consisted first to characterize the metal loads forwarded into a retention pond receiving stormwater runoff coming from a highway and to evaluate the transfer of this metal pollution to the surrounding vegetation. The results of this preliminary study demonstrated: (1) a heavy metal transfer (Cd, Ni and Zn) from the water and soil compartments to the aquatic macrophytes present on the studied site, (2) the capacity of these macrophytes to accumulate metal pollutants into their tissues and (3) the bioindicator value of these macrophytes for biomonitoring of stormwater metal pollution. Regarding the capacity of plants to accumulate metals, especially in their roots, a phytoremediation process called floating treatment wetlands was proposed to improve urban stormwater quality. The treatment performances of these systems were evaluated through a microcosm experiment and the technical feasibility for implanting such floating systems directly on the surface of existing ponds was also evaluated. The results showed that floating treatment wetlands can be operated on the surface of retention pond provided that the material chosen for the construction of these systems are well adapted to environmental conditions. The results also brought to light the efficiency of floating treatment wetlands for metal uptake from water as well as the importance of the root system on pollutant retention and the filtration of fine suspended particles. Finally, this study showed that floating treatment wetlands can be considered as sustainable treatment systems that need low maintenance.

La variabilité intraspécifique fait partie intégrante de la réponse à court et à long terme des organismes vivants aux fluctuations environnementales. Cette variabilité, exprimée au travers de différents traits des individus, peut potentiellement influencer la sensibilité des espèces à une contamination chimique. La variabilité intraspécifique n'est pas, à l'heure actuelle, prise en compte en évaluation des risques écotoxicologiques, alors même qu'elle pourrait en biaiser les résultats. Pour examiner cette hypothèse, l'importance de la variabilité intraspécifique dans la réponse au cuivre (Cu) a été quantifiée en conditions contrôlées pour trois espèces de macrophytes aquatiques, Lemna minor, Myriophyllum spicatum et Ceratophyllum demersum. Les variations entre génotypes de chacune de ces 3 espèces ont été comparées à la variabilité interspécifique. Les résultats ont mis en évidence une variabilité génotypique significative, dont l'importance dépend de l'espèce considérée. En effet, L. minor a montré une faible variabilité, au contraire de M. spicatum dont la variabilité de l'inhibition de croissance par le Cu est supérieure aux différences interspécifiques. Afin de préciser l'étendue et les mécanismes de la variabilité génotypique chez M. spicatum, d'autres expériences impliquant des mesures de traits d'histoire de vie ont été réalisées sur 7 génotypes exposés au Cu. Les résultats ont montré que certains génotypes étaient jusqu'à 8 fois plus sensibles au Cu à des concentrations allant de 0.15 à 0.5 mg/L). Ces différences de sensibilité sont en partie expliquées par les traits mesurés, mais des mesures physiologiques et/ou des approches en transcriptomique devraient pouvoir expliquer de façon plus consistante la source de ces différences de sensibilité. Enfin, 3 expériences faisant varier respectivement la teneur en nutriments, l'intensité lumineuse et la préexposition au Cu, ont démontré que la plasticité phénotypique joue un rôle majeur dans la sensibilité au Cu chez L. minor. En effet, l'affaiblissement des individus, résultant des conditions environnementales défavorables, peut conduire au doublement de la sensibilité de L. minor au Cu. [...] / Intraspecific variability plays a pivotal role in short and long term responses of species to environmental fluctuations. This variability, expressed through different traits of individuals, can potentially influence species sensitivity to chemical contamination. This intraspecific variability is currently not taken into account in ecotoxicological risk assessment, whereas it can mislead its results. To examine this hypothesis, the importance of intraspecific variability in the response to copper (Cu) was quantified in controlled conditions for three aquatic macrophyte species, Lemna minor, Myriophyllum spicatum and Ceratophyllum demersum. Variations among genotypes of each of these 3 species were compared to interspecific variability. Results have highlighted a significant genotypic variability, whose importance depends on the species considered. Indeed, L. minor demonstrated a low variability, contrarily to M. spicatum whose variability in growth inhibition by Cu was higher than interspecific differences. In order to specify the extent and the mechanisms of genotypic variability in M. spicatum, other experiments involving measurements of life-history traits have been conducted on 7 genotypes exposed to Cu. Results showed that some genotypes were up to eightfold more sensitive to Cu than others (at concentrations ranging between 0.15 and 0.5 mg/L). These differences in sensitivity were partly explained by the traits measured, but physiological or transcriptomic endpoints may explain more precisely the source of these differences in sensitivity. Finally, 3 experiments with fluctuations in nutrient concentrations, light intensity and Cu pre-exposure have demonstrated that phenotypic plasticity plays an important role in L. minor sensitivity to Cu. Indeed, the weakening of individuals, as a result of unfavorable environmental conditions, can lead to a two-fold increase in sensitivity to Cu.[...]