Chaque jour de nouveaux produits synthétiques sont produits et se retrouvent plus tard dans l’environnement. À l’heure actuelle, des normes sont mises en place pour la régulation d’émission de nombreux contaminants, mais nombre d’entre eux ne sont encore soumis à aucune loi. De par leurs faibles présences dans la nature, la mise en place de règlementations est une tache rigoureuse. En effet, les règlementations sont majoritairement basées sur des essais de toxicité aigüe car la prise en compte des effets dus aux concentrations traces ainsi que la complexité des molécules présentes nécessitent une instrumentation analytique très spécifique. Les effets au long terme ne sont donc que rarement pris en compte dans la législation. Cependant de nombreuses études ont prouvées que des concentrations traces peuvent avoir des impacts importants sur la croissance de nouveaux nés pour de nombreuses espèces. C’est par exemple le cas des composés biphényls polychlorés qui ont été prouvés comme retardant la croissance des nouveaux nés humains soumis à une contamination in-utéro. De même une exposition aux néonicotinoïdes est corrélée avec une augmentation de l’infertilité de plusieurs espèces aviaires. Les concentrations retrouvées dans ces cas sont en dessous des normes existantes mais des effets subléthaux importants sont observés. Ces effets dépendent de beaucoup trop de facteurs pour pouvoir être quantifiés de façon suffisamment rigoureuse pour les incorporer dans des règlementations officielles. Bien que certains organismes considèrent ces effets dans des lignes directives, tel que l’EPA, elles ne peuvent pas être appliquées dans des lois de par leurs dépendances à des conditions précises. La présence d’un contaminant peut s’avérer dangereuse pour l’environnement mais une dynamique différente peut avoir lieu si plusieurs d’entre eux sont présents. La toxicité individuelle de chaque composé peut être accrue ou diminuée en la présence d’autres contaminants, ceci est appelé l’effet cocktail (effet synergique, antagoniste, agoniste, etc). Ainsi ces effets obtenus en laboratoire ne reflètent pas la réalité environnementale de ces contaminations. La quantification simultanée de nombreux composés est un domaine qui se développe de plus en plus. Son utilité est bien réelle car elle permet d’augmenter le nombre de méthodes robustes et ainsi améliorer la qualité des normes actuelles pour l’analyse multirésiduelle de contaminants organiques. Le développement de méthodes simples, robustes et efficaces est un domaine très important en chimie analytique. Cependant la plupart des méthodes multirésiduelles sont réalisées sur des composés ayant des propriétés physico chimiques très proches. Pour ce mémoire, les études sont faites sur des composés appartenant à différentes familles et couvrant une vaste gamme de propriétés physico chimiques afin d’avoir une meilleure représentation des contaminations environnementales réelles. L’un des principaux obstacles de ce genre de travaux est la nature de la matrice étudiée. Plus la matrice va être complexe, plus les interactions avec les analytes et ou le solvant vont variées, rendant l’extraction de composés ayant des propriétés différentes plus délicate. Les travaux présentés dans ce mémoire consistent en le développement de méthodes d’analyse de contaminants dans des matrices biologique dans le but de les utiliser comme outils de marqueurs de contamination environnementale (projets parallèles). Le premier projet s’incruste dans l’étude GESTE (Grossesse et Enfant en Santé – étude sur la Thyroïde et l’Environnement) qui a pour but, entre autres, d’étudier l’effet de stress in-utéro sur le développement des enfants. Les contaminants ont pu être détectés par analyse de méconiums récupérés à la naissance de l’enfant. La méthode d’extraction utilisée consiste en une étape d’extraction solide-liquide, suivie d’une purification par dispersion de phase solide et analyse par UPLC-MS/MS Xevo TQ (Waters) pour les contaminants organiques. La séparation est faite à l’aide d’une colonne 100 mm x 2.1 mm, 1.8 µm équipé d’un pré filtre de 0.2 µm (Waters). Les contaminants inorganiques sont minéralisés dans de l’acide nitrique puis dilués pour analyse par ICP-MS Xserie II (Thermo Scientifique). Ces méthodes ont été appliquées sur 500 échantillons provenant principalement de la région de l’Estrie au Québec (Canada). Les résultats montrent des concentrations inférieures à celles rapportées dans la littérature pour l’analyse de contaminants organiques ainsi qu’inorganiques. Ceci montre que l’Estrie est une région ou l’exposition à ces contaminants est faible. Les seules exceptions sont la caféine et l’acétaminophène. Leurs taux de détections sont de 20 à 30% plus élevés que ceux reportés dans la littérature et leurs concentrations moyennes sont 5 à 10 fois plus importantes. Le second projet est le développement d’une méthode d’analyse de perturbateurs endocriniens dans des eaux usées. Ce projet est fait en collaboration avec le groupe SMi dans le but d’accroitre leurs prestations analytiques en développant une méthode performante d’analyse des nonylphenoles. La méthode consiste à une extraction sur phase solide (Strata X) d’échantillon d’eau et une élution au méthanol puis une analyse par UPLC-MS/MS. Les composés sont séparés sur une colonne BEH C18 1.7 µm; 2.1x50 mm (Waters). Cette méthode a pu être validée avec les critères imposés par la compagnie.

Depuis plusieurs décennies la production mondiale de plastiques ne cesse d’augmenter, menant à une contamination des écosystèmes aquatiques à l’échelle de la planète qui a été récemment estimée à plus de cinq mille milliards de débris de plastiques flottants à la surface des océans. Les microplastiques (particules de plastique < 5 mm), introduits dans l’environnement aquatique directement en tant que microparticules (granulés plastiques industriels, cosmétiques, fibres textiles) ou lors de la fragmentation de plus gros débris plastiques, représentent une préoccupation scientifique et sociétale grandissante. Ces travaux de thèse se sont focalisés sur la contamination par les microplastiques de la rade de Brest (Bretagne, France), un système côtier macrotidal où l’activité anthropique est importante. Les objectifs de ces travaux sont (1) d’évaluer la contamination des matrices environnementales (eau de surface, sédiment subtidal et biote) par les microplastiques, et (2) d’identifier leur rôle potentiel en tant que vecteurs de contaminants chimiques et de bactéries dans la rade de Brest.Pour cela, des développements analytiques ont été nécessaires afin d’améliorer leur extraction des matrices environnementales ainsi que leur caractérisation morphologique et chimique via la microspectrométrie Raman. Les observations in situ ont montré que l’ensemble de l’écosystème de la rade de Brest est contaminé par les microplastiques, avec des concentrations de 0,24 ± 0,35, et 0,97 ± 2,08 (moyenne ± écart-type). L’eau de surface et le sédiment sont contaminés par le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène. Leur distribution à la surface de l’eau semble être liée à l’urbanisation très présente au nord de la rade, mais également à l’hydrodynamisme de cette région marine. Les premiers résultats concernant les bivalves marins ont montré un niveau relativement faible de contamination par les microplastiques (0,01 ± 0,04 et 0,08 ± 0,34 pour les moules et les coques, respectivement), cependant cela est probablement dû aux choix méthodologiques appliqués ici (exclusion des fibres). Les observations in situ ont montré que certains polluants organiques (HAP, PCB et pesticides) étaient détectés sur les microplastiques flottants à des valeurs (non détecté – 49763 ng.g-1, moyenne ± écart-type) similaires de celles retrouvées dans les sédiments et les bivalves locaux, ce qui suggère un risque faible dans le transfert des contaminants chimiques vers les organismes marins en cas d’ingestion. Enfin, les résultats concernant la colonisation bactérienne des microplastiques flottants ont montré des communautés distinctes de celles retrouvées dans l’eau de mer environnante, et l’identification du genre Vibrio en tant que biomarqueur discriminant de cette matrice. Dans l’ensemble, ces travaux fournissent une première évaluation approfondie de l’état de contamination de la rade de Brest par les microplastiques ainsi que de solides recommandations méthodologiques pour des travaux futurs. / World production of plastics has increased steadily for the past decades leading to a major contamination of the worldwide aquatic ecosystems recently estimated at more than five trillion plastic pieces floating the surface of the oceans. Microplastics (plastic particles < 5 mm) are introduced into aquatic environments directly as industrial raw material (plastic pellets, cosmetics, clothing) or indirectly via the fragmentation of larger plastics. This emerging contaminant represents an increasing ecological concern for science and society. The present study focused on the microplastic contamination of the Bay of Brest (Brittany, France), a macrotidal coastal ecosystem characterized by intense anthropogenic activity. The main objectives were: (1) to evaluate the contamination of environmental matrices (surface water, subtidal sediment and biota) by microplastics, and (2) to identify their potential role as vector of chemicals and bacteria in the bay of Brest.Methodological developments were first conducted to improve microplastic extraction from environmental matrices as well as their rapid morphological and chemical identification by Raman micro-spectrometry. The field investigations showed that the ecosystem of the bay of Brest is contaminated by microplastics with mean concentrations of 0.24 ± 0.35, and 0.97 ± 2.08 (mean ± standard deviation) in surface water and sediment, respectively. Microplastic contamination in surface water and sediment was dominated by polyethylene, polypropylene and polystyrene microparticles.Spatial microplastic distribution appeared to be related to proximity to urbanized areas and to hydrodynamic in the bay. Preliminarily results of microplastic contamination in marine bivalves demonstrated relatively low contamination (0.01 ± 0.04, and 0.08 ± 0.34 for mussels and cockles, respectively) by microplastics (mainly polyethylene and polypropylene fragments), however this could be partly related to the methodological limitation identified here (e.g. exclusion of fibers). Organic pollutant (PAH, PCB and pesticides) were detected on floating microplastics at levels (not detected – 49,763 ng g-1, mean ± SD) similar to those measured in sediment and bivalves suggesting low risks in transferring hazardous chemicals in local marine organisms upon microplastic ingestion. Finally, distinct bacterial community assemblages were demonstrated on microplastics as compared with surrounding surface water; the Vibrio genus was identified as a discriminant biomarker of the plastic matrix. Overall, this work provides a first and thorough assessment of the microplastic contamination in the bay of Brest and solid methodological recommendations for further work.