Ce mémoire de recherche s'attarde à la problématique du mercure et a été rendu possible grâce au Réseau collaboratif de recherche sur le mercure (COMERN) qui achève la dernière année de son mandat. Le mandat du COMERN était de décrire et de prédire le comportement de ce métal lourd dans les écosystèmes et son intégration à la chaîne alimentaire, de comprendre l'impact de la contamination par le mercure sur les ressources halieutiques, la faune et la santé humaine, et de collaborer avec les communautés à l'élaboration de perspectives de solutions. À l'exeption du mercure d'origine ocupationnel, la principale source de mercure pour le corps humain provient de la consommation de poissons. Plusieurs travaux de recherche portant sur la problématique du mercure (Hg), réalisés au sein et à l'extérieur du COMERN, ont tenté de trouver des facteurs clés permettant d'expliquer la variation des concentrations de Hg dans la chair des poissons issus de différentes populations ou de divers écosystèmes aquatiques. Cependant, la croissance, comme facteur biologique, a reçu peu d'attention des scientifiques. Récemment, une étude a démontré une relation inverse importante entre les concentrations de Hg dans la chair des poissons et leur taux de croissance, et ce pour douze populations de dorés jaunes au Québec. Dans la présente étude, nous étendons les observations à un grand nombre de populations de poissons et à trois différentes espèces. En effet, nous examinons la relation entre les concentrations de Hg dans la chair de 54 populations de dorés jaunes (Sander vitreus), 52 populations de grands brochets (Esox lucius) et 35 populations de touladis (Salvelinus namaycush) à travers le Québec. Pour ce faire, une importante base de données a été construite à partir de données recueillies d'Hydro-Québec, du Réseau collaboratif de recherche sur le mercure et du Ministère de l'environnement du Québec. Les concentrations de Hg en fonction de la longueur ont été décrites grâce à des régressions polynomiales avec variables indicatrices alors que les croissances des poissons (longueurs totales en fonction de l'âge) ont été représentées grâce au modèle de croissance de von Bertalanffy. Les concentrations de Hg estimées pour les dorés jaunes, les grands brochets et les touladis, à des longueurs standardisées respectives de 375 mm, 675 mm et 550 mm, ont ensuite été corrélées avec les âges estimés à cette longueur pour chacune des populations. Lorsqu'une corrélation existait entre les variables, une régression de modèle II, l'axe majeur réduit, a ensuite été effectuée pour décrire la relation. Les concentrations de Hg dans la chair étaient significativement corrélées avec les âges estimés pour les dorés jaunes (r²=0,549; p<0,001) et les grands brochets (r²=0,271, p<0,001, n=52 ; r²=0,471, p<0,001, n=49, alors qu'aucune corrélation entre ces variables n'a été observée pour les touladis (rpearson=0,1837;p<0,2907). Plusieurs travaux de recherche portant sur la problématique du mercure (Hg) ont tenté de trouver des facteurs clés permettant d'expliquer la variation des concentrations de ce métal dans la chair des poissons issus de différentes populations ou de divers écosystèmes aquatiques. Cependant, la croissance, comme facteur biologique, a reçu peu d'attention des scientifiques. Récemment, une étude a démontré une relation inverse importante entre les concentrations de Hg dans la chair des poissons et leur taux de croissance, et ce pour douze populations de dorés jaunes au Québec. Dans la présente étude, nous étendons les observations à un grand nombre de populations de poissons et à trois différentes espèces. Nous examinons la relation entre les concentrations de Hg dans la chair de 54 populations de dorés jaunes (Sander vitreus), 52 populations de grands brochets (Esox lucius) et 35 populations de touladis (Salvelinus namaycush) à travers le Québec. Une importante base de données a été construite à partir de données recueillies d'Hydro-Québec, du Réseau Collaboratif de Recherche sur le Mercure et du Ministère de l'Environnement du Québec. Les concentrations de Hg en fonction de la longueur ont été décrites grâce à des régressions polynomiales avec variables indicatrices alors que les croissances des poissons (longueurs totales en fonction de l'âge) ont été représentées grâce au modèle de croissance de von Bertalanffy. Les concentrations de Hg estimées pour les dorés jaunes, les grands brochets et les touladis, à des longueurs standardisées respectives de 375 mm, 675 mm et 550 mm, ont ensuite été corrélées avec les âges estimées à cette longueur pour chacune des populations. Lorsqu'une corrélation existait entre ces variables, une régression de modèle II, l'axe majeur réduit, a été effectuée pour décrire la relation. Les concentrations de Hg dans la chair étaient significativement corrélées avec les âges prédits pour les dorés jaunes (r²=0,549; p<0,001) et les grands brochets (r²=0,271 , p<0,001, n=52 ; r²=0,471, p<0,001, n=49), alors qu'aucune relation entre ces variables n'a été observée pour les touladis (rpearson= 0,1837; p<0,2907). Ces résultats suggèrent fortement que les populations de dorés jaunes et de grands brochets à croissance rapide auront des concentrations de Hg plus basses que les populations à croissance lentes. À l'inverse, pour les touladis de longueur standardisée, les concentrations de Hg dans la chair seraient indépendantes de leur taux de croissance. Il sera important de considérer les effets du taux de croissance sur les concentrations de Hg dans la chair des dorés jaunes et des grands brochets. En effet, dans le cadre de la prise de décision, et de la gestion des écosystèmes et des pêcheries, tout facteur pouvant affecter la croissance de ces espèces pourra de même altérer les concentrations de Hg dans leur chair. De plus, le taux de croissance, comme indicateur intégrateur de facteurs environnementaux multiples, pourra s'avérer un outil important lors d'études couvrant de larges territoires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, Taux de croissance, Dorés jaunes, Grands brochets, Touladis, Québec.

Dans le cadre du « Collaborative Mercury Research Network »(COMERN), la problématique de la contamination des écosystèmes boréaux par le mercure (Hg) a été abordée sous forme d'approche écosystémique. Cette approche a notamment été utilisée dans le cadre du projet dit « des lacs de la forêt boréale » pour comprendre l'origine et le devenir du Hg présent dans ces milieux. Cette thèse fait partie intégrante du volet « interaction lac -bassin versant » et a pour but de comprendre les mécanismes qui influencent l'apport de Hg des bassins versants vers les lacs. L'objectif spécifique est de déterminer pourquoi les concentrations en Hg ([Hg]) dans les sédiments récents varient entre les lacs de l'écosystème boréal. De nombreuses études démontrent que le devenir du Hg dans les écosystèmes lacustres est associé aux apports de matière organique terrigène (MOT). Pour comprendre et préciser cette interaction, une double approche a été utilisée. L'analyse de biomarqueurs spécifiques de la MOT dans les sédiments de lacs et la caractérisation des propriétés des bassins versants par système d'information géographique (SIG). Les biomarqueurs de la MOT ont été choisis car ils sont spécifiquement d'origine terrigène et procurent une information sur la source et la qualité de la MOT. Dans un premier temps et après une revue de la littérature, il est apparu nécessaire de bien définir le cadre de référence et les valeurs sources des biomarqueurs utilisés. Les biomarqueurs de la lignine obtenus par oxydation à l'oxyde de cuivre des végétaux et de matière organique partiellement décomposée sont souvent utilisés pour décrire les sources et l'état de dégradation de la matière organique terrestre (MOT). La plupart des études utilisant ces biomarqueurs font référence aux sources pures (échantillons de plantes fraîches) mais plusieurs recherches récentes démontrent que les sols jouent un rôle prépondérant sur les signatures de biomarqueurs de lignine. Il était donc nécessaire d'établir un milieu de référence plus adapté à cette problématique. Nous avons ainsi démontré que la matière organique des sols de trois grands écosystèmes terrestres du paysage boréal (tourbières et les peuplements dominés par les gymnospermes ou par les angiospermes) est caractérisée par des signatures de biomarqueurs distinctes. De plus, la pédogenèse réduit la variation des signatures de référence de ces biomarqueurs. Finalement, nous avons été en mesure de confirmer le potentiel d'utilisation des indicateurs de dégradation et d'humification de la matière organique des sols. Dans la deuxième partie de cette thèse l'influence du bassin versant sur la composition de biomarqueurs spécifiques de la MOT mesurés dans les sédiments, est analysée. La caractérisation d'un bassin versant est souvent ardue, coûteuse et longue et les biomarqueurs de la lignine représentent d'excellents indicateurs des processus qui ont lieu à l'échelle d'un bassin versant. Les systèmes d'information géographique permettent également d'intégrer et de décrire les caractéristiques morpho édaphiques des bassins versants. En combinant ces deux approches, nous avons observé une relation positive et significative entre la pente moyenne du bassin versant et les apports de MOT estimé par λ8 dans les sédiments récents (R²=0.65). La pente moyenne est également corrélée avec la composition de la MOT. En effet, les rapports P/(V+S) et 3,5Bd/V diminuent significativement avec l'augmentation de la pente moyenne (R²=0.57 and R²=0.71 respectivement). La composition de la végétation influence également la composition des sédiments des lacs étudiés. L'augmentation de la présence d'angiospermes dans le bassin versant favorise l'apport de MOT dans les sédiments de lacs tel qu'estimé par λ8 (R²=0.44). Une relation similaire est observée avec le rapport S/V, indicateur de ce type de source. Dans cette étude, nous avons donc pu déterminer: que les zones de faibles pentes jouent le rôle de zone tampon pour les apports de lignine et donc par extension sur les apports de MOT vers les sédiments lacustres et que la contribution relative de la MOT des horizons de sols organiques augmente dans les bassins versant plus escarpés. Cette étude a des implications significatives pour la compréhension du devenir de la MOT dans les écosystèmes lacustres. Dans un troisième temps nous avons caractérisé la MOT au niveau moléculaire pour déterminer précisément les conditions du transfert de Hg vers les sédiments. Quinze lacs ont été échantillonnés au Québec et au Labrador. Dans chaque lac, les sédiments récents de la zone focale du lac ont été échantillonnés et analysés en laboratoire pour déterminer la concentration en Hg total et celles des différents biomarqueurs terrigènes. Nos résultats mettent en évidence trois régions distinctes déterminées par des apports de MOT et de Hg différents. L'Outaouais et le Témiscamingue (région A) sont caractérisés par des concentrations en Hg très variables et des teneurs élevées en MOT. L'Abitibi (région B) est caractérisée par des taux de Hg intermédiaires et des teneurs de MOT très faibles. Le Labrador (région C) est caractérisé par des niveaux de Hg très faibles et des teneurs de MOT également très faibles. Dans les lacs de la région A, la variation des teneurs en Hg -est bien expliquée par l'augmentation du rapport 3,5Bd/V et la diminution du rapport C/V. Dans la région B, les sédiments sont enrichis en Hg lorsque comparés aux apports de MOT. Une contamination locale due à l'activité minière explique cet enrichissement relatif. Finalement au Labrador, la dynamique de la MOT est dominée par les gymnospermes et la végétation arbustive ou rase et induit une production primaire faible dans le bassin versant. Cette spécificité entraîne un apport très faible de Hg des bassins versants vers les lacs. Notre étude montre donc que la source et la qualité de la MOT sont déterminantes pour comprendre les variations d'apports en Hg dans les sédiments récents. Plus précisément, l'augmentation des apports de MOT dérivés des horizons humifiés des sols explique une grande part des apports de Hg dans les sédiments. Finalement, dans la partie 4 de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la problématique du cycle du Hg dans un complexe hydroélectrique boréal. En effet, la mise en eau d'un réservoir entraîne des impacts environnementaux considérables sur les écosystèmes initiaux comme la modification drastique du cycle du carbone, ainsi que celle de la dynamique des éléments nutritifs et des contaminants. Les sédiments des lacs Gabbro et Sandgirt, inondés, et du lac Atikonak ont été échantillonnés pour déterminer les sources du Hg observé dans le complexe hydroélectrique de Churchill Falls au Labrador. Les biomarqueurs de la lignine ont été utilisés comme indicateur de source de la matière organique terrigène (TOM). Dans le lac Atikonak, qui n'a pas été modifié par l'inondation, les niveaux de Hg total ([THg]) dans les sédiments ont augmenté progressivement dans le temps. Par opposition, dans les lacs Gabbro et Sandgrit inondés, des augmentations drastiques de [THg] ont été observées depuis l'inondation. Contrairement au lac Atikonak, ces augmentations de [THg] dans les lacs inondés sont associées à un changement de la nature de la MOT. À la suite de la mise en eau, la proportion de MOT dans les sédiments a augmenté significativement. La composition de la MOT montre qu'elle est également moins dégradée et présente une signature typique des horizons organiques de sols forestiers. Les résultats obtenus dans cette étude démontrent que l'augmentation de niveaux de Hg dans les sédiments de réservoir est causée par l'inondation des sols forestiers et l'érosion de leurs horizons de surface. Il est également important de remarquer que les [THg] restent élevées 38 ans après la mise en eau. En conclusion, le travail réalisé dans cette thèse permet de démontrer qu'il est possible d'intégrer des paramètres du bassin versant par l'analyse moléculaire de la matière organique terrigène. En associant des analyses moléculaires et des SIG, il est également possible de mettre en place un indicateur de la contamination des sédiments récents par le mercure. Finalement, nous confirmons le rôle primordial des versants dans l'apport de mercure vers les milieux aquatiques. Cette thèse démontre la nécessité du couplage bassin versant milieu aquatique dans les études environementales mais aussi géochimique notamment pour la compréhension des cycles des contaminants et du carbone dans ces milieux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bassin versant, Biomarqueur, Lignine, Matière organique, Mercure, Lac, Réservoir, Sédiment, SIG, Terrigène.

Le mercure est un métal toxique émis dans l'environnement par des sources naturelles et anthropiques, et se retrouve dans l'atmosphère majoritairement sous forme élémentaire gazeuse (Hg°). Le cycle naturel de ce polluant a été durablement perturbé par l'Homme, et l'importance de ces perturbations est mal caractérisée à ce jour. L'air des névés polaires contient un enregistrement de la composition passée de l'atmosphère qui n'a jamais été utilisé pour l'étude du cycle du mercure. En 2005 et 2006 à Summit, Groenland Central, nous avons observé une réactivité chimique du mercure dans les trois premiers mètres de neige de surface, se traduisant par des variations journalière et saisonnière des concentrations en Hg° dans l'air interstitiel. Cependant, nous avons montré que ces processus n'affectaient pas l'enregistrement atmosphérique contenu dans le névé profond. Nous avons mesuré les concentrations en mercure élémentaire gazeux dans l'air du névé entre 15 et 79,5 mètres de profondeur, et avons pu établir la fonction de transfert pour Hg° au site de Summit. Cette dernière à alors été utilisée pour reconstruire les concentrations passées de l'atmosphère de Hg° aux moyenne et hautes latitudes nord depuis 1950. Le signal reconstruit montre un maximum à ~3 ng.m-3 en ~1970, et reproduit la stabilité des concentrations observées depuis 1995. Notre modèle met en évidence l'influence forte des émissions humaines sur le contenu en mercure de l'atmosphère. Le puits chimique atmosphérique de Hg° est très actif et permet de fait un transfert rapide du mercure depuis le réservoir atmosphérique vers les réservoirs océaniques et continentaux. Déposé sous formes divalentes, il devient alors disponible pour la méthylation et postérieurement la contamination des écosystèmes.

La contamination au mercure (Hg) des communautés riveraines et des divers compartiments environnementaux constitue un enjeu qui peut être directement lié à l'occupation du territoire amazonien. Les recherches développées dans le cadre de cette thèse apportent une meilleure compréhension de la dynamique spatio-temporelle du Hg dans les écosystèmes aquatiques du bassin du rio Tapajós. Une évaluation préliminaire du risque potentiel du Hg sur la santé reproductive des poissons a été réalisée et la relation entre le Hg dans les muscles des poissons et le sélénium (Se), élément reconnu comme ayant un rôle potentiel de détoxification, mise en évidence. Les travaux ont particulièrement permis d'évaluer l'influence des facteurs bio-écologiques propres à cette région, de l'activité de pêche et de l'utilisation du territoire par les populations locales, sur le niveau de contamination au Hg des ressources halieutiques. Dans un premier temps, nos efforts se sont concentrés autour d'une recherche participative visant à i) procurer une compréhension de l'activité de pêche et à expliciter la perception des pêcheurs, hommes ou femmes, sur l'état de leurs sites de pêches et des ressources halieutiques et ii) à évaluer la dynamique naturelle de l'ichtyofaune des milieux à faciès lentiques et à faciès lotiques situés dans le secteur à l'étude. Afin d'atteindre le premier objectif, l'application d'un court questionnaire a été menée dans 12 communautés riveraines et d'un deuxième plus étendu dans 6 communautés (choisies parmi les 12 communautés) pour approfondir les informations précédemment recueillies. Deux campagnes de pêche représentant la décrue 2003 et l'étiage 2004 ont été réalisées avec une batterie de filets constitués de mono-filaments transparents. Six milieux aquatiques ont été échantillonnés et les pêches ont été effectuées par des pêcheurs locaux au cours de 2 sorties par jour. D'après nos observations, les riverains/pêcheurs du Tapajós peuvent réaliser jusqu'à 7 sorties de pêche hebdomadaires et leurs captures varient d'une communauté à l'autre mais elles sont en général plus importantes pendant l'étiage comparativement à l'étale. Les espèces dominantes de poissons, décrites au chapitre 2, correspondent aux espèces les plus pêchées et les plus consommées par les riverains (chapitre 1). La montée saisonnière des eaux, et par le fait même l'apparition de nouveaux micro-habitats, semblerait être le facteur prépondérant contrôlant la variabilité des communautés de poissons du Tapajós. Parmi les changements environnementaux perçus au fil des années, le déboisement des berges et la mise en suspension de particules dans l'eau apparaissent comme étant les plus importants. La grande majorité des personnes interrogées ont aussi perçu une diminution de l'abondance et/ou de la réduction de la taille des poissons. Cependant, la plupart des riverains n'établissent pas de lien entre les changements observés sur les écosystèmes naturels et ceux observés sur la ressource halieutique. Suite à ce travail, une matrice des données analysées a été créée. Celle-ci, outre les 1500 mesures de Hg total dans les poissons, comporte les informations concernant l'occupation des bassins versants, obtenues à l'aide des cartes satellites, les taux et les teneurs en Hg dans la matière particulaire en suspension, les données écologiques présentés dans le chapitre 2 ainsi que les données des rendements de pêche normalisés présentés dans le chapitre 1. Les concentrations de Hg mesurées dans l'eau des milieux aquatiques ont varié de 0,46 à 1,47 ng/L. Les teneurs en Hg mesurées dans la MPS ont varié de 64 à 200 ng/g et de 199 à 421 ng/g respectivement lors de la décrue et de l'étiage. La MPS récoltée pendant l'étiage s'est montrée significativement plus contaminée que celle récoltée pendant la décrue (p = 0,0064). Les concentrations de Hg dans les poissons ont varié de 14 à 2330 ng/g et de 9 à 3502 ng/g respectivement pendant la décrue et l'étiage. La tendance de la contamination mercuriale des poissons, indépendamment des saisons et des milieux, a été la suivante : piscivores > omnivores> herbivores> détritivores. Les teneurs moyennes en Hg des espèces prédatrices ont souvent dépassé la limite de 500 ng/g poids frais dans tous les milieux aquatiques. Les niveaux moyens de Hg des espèces clés étaient significativement plus élevés pendant l'étiage, et dans les milieux lotiques, par rapport à la décrue, et dans les milieux lentiques. Nos données cartographiques ont montré que le milieu possédant une des plus importantes surfaces recouvertes par la végétation aquatique (6 % du bassin versant) de même que la plus faible surface sous couvert forestier (62 % du bassin versant) correspondait au milieu où les poissons avaient les plus fortes concentrations de Hg. À l'opposé, le milieu où les poissons ont présenté les plus faibles niveaux de contamination au Hg, possédait 94 % de son bassin versant sous couvert forestier et seulement 1 % de son bassin versant recouvert par la végétation aquatique. Ces résultats montrent l'importance clé de la composition du paysage des bassins versants sur le niveau de contamination au Hg de l'ichtyofaune locale. Dans un autre ordre d'idée, le niveau de contamination au Hg des gonades, mis en évidence dans le chapitre 4, peut représenter un risque pour la santé reproductive des poissons femelles prédatrices de même que la santé de leurs prédateurs naturels, tels les oiseaux, les dauphins ou les populations riveraines consommatrices de ces tissus. Les gonades des prédateurs (moyenne 792 ng/g et maximum 2207 ng/g (poids sec) sont beaucoup plus contaminées en Hg que celles des poissons non-prédateurs (moyenne 62 ng/g (poids sec). Nos résultats suggèrent également que le niveau de contamination des gonades puisse varier selon les espèces de poissons et le type de milieu échantillonné. Les proportions moyennes de méthylmercure mesurées dans les gonades ont été de 51 % chez les poissons non-prédateurs et de 87% chez les prédateurs. Les teneurs en Se des poissons ont varié de 50 ng/g (chez H. unimaculatus et A.falcirostris) à 1006 ng/g (chez G. proximus). Une accumulation antagonique entre le Hg et le Se dans les poissons a été mise en évidence dans le chapitre 5. Des niveaux élevés en Hg et faibles en Se ont ainsi été observés chez les espèces situées au sommet de la chaîne trophique, alors que des tendances inverses ont été observées chez les espèces situées au bas de la chaîne. Les concentrations de Se dans la chair de la plupart des poissons à l'étude dépassaient rarement le seuil de 1 µg/g-¹ poids humide. Il faut rappeler que compte tenu de la forte consommation de produits de la pêche par les riverains, les poissons peuvent représenter une source quotidienne non-négligeable de Se dans leur régime alimentaire. Ceci est d'autant plus vrai que les riverains de la région étudiée ont connaissance de leur exposition chronique au Hg et conscience de l'importance de privilégier la consommation des poissons non-prédateurs au détriment des poissons prédateurs, plus fortement contaminés au Hg. Un suivi visant à vérifier si leurs apports quotidiens de Se demeurent à des niveaux adéquats s'impose donc. En guise de conclusion, nos travaux ont démontré que l'élaboration de solutions durables au problème du Hg dépasse les actions à petite échelle basées sur la modulation du régime alimentaire des riverains. Elle requiert au contraire des actions à grande échelle, permettant de diminuer à la source le transfert du Hg vers les milieux aquatiques, et par le fait même l'exposition des humains. La participation de l'ensemble des acteurs concernés au niveau local, régional et national à ces solutions d'envergure est donc un élément incontournable. Enfin, toute intervention visant à soulever et/ou à implanter des méthodes durables d'exploitation des ressources halieutiques doit absolument passer par une activité préalable d'information dans un niveau de langage adaptée à la réalité humaine locale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Pêcheur, Poisson, mercure, Caractéristiques du paysage, Sélénium.

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

Une caractéristique unique de l'environnement spatial de Mercure est le fort couplage qui existe entre la surface, l'exosphère, la magnétosphère et le vent solaire. Ce système peut être étudié par des méthodes de télédétection embarquées sur les missions spatiales telles que Mariner 10, MESSENGER et bientôt BepiColombo, ainsi que par les observatoires au sol. L'exosphère de Mercure est un milieu complexe avec seulement quelques espèces détectées jusqu'ici, dont l'hydrogène atomique H. H a seulement été détecté une fois par la sonde Mariner 10 en 1974-1975 et représente un traceur de l'interaction entre le vent solaire et la planète Mercure. L'instrument PHEBUS 'a bord de la mission ESA/JAXA BepiColombo vers Mercure est un spectromètre double canal EUV-FUV capable de détecter les émissions les plus faibles, comme H I Lyman-α 'a 121.6 nm. La première partie de cette thèse se concentre sur la modélisation radiométrique et la simulation des performances de PHEBUS. Pour préparer la calibration spectrale en vol et pendant la phase orbitale, un ensemble d'étoiles de référence est déterminé et évalué pour tirer partie au mieux de la résolution et du domaine spectral du détecteur. Des prévisions sur la possibilité de détection des raies d'émission exosphériques sont également données (science performance). Comme PHEBUS est basé sur SPICAV, le spectromètre UV de Venus Express, des techniques semblables de calibration spectrale peuvent être utilisées. Une étude des occultations stellaire de SPICAV est réalisée dans la deuxième partie de cette thèse. Les spectres des étoiles sont extraits, analysés et convolués avec la fonction instrumentale en vue de préparer les futures observations de PHEBUS. Les résultats sont disponibles dans la base de données de calibration du groupe de travail 'a l'ISSI Cross-calibration of past FUV experiments . En parallèle aux nouveaux instruments de grande sensibilité et à haute résolution spectrale, comme PHEBUS, le développement de simulations numériques est nécessaire 'a la compréhension de l'exosphère de Mercure. La troisième partie de cette thèse présente le modèle SPERO, premier modèle auto-cohérent 3D Monte Carlo dédié 'a l'hydrogène exosphérique de Mercure, prenant en compte toutes les sources et les pertes, tels que la désorption thermique, la photoionisation ou la pression de radiation solaire. La désorption thermique est par hypothèse la source dominante d'hydrogène exosphérique. La densité surfacique ainsi que les densités, températures et vitesses exosphériques sont calculées jusqu'à 8 rayons mercuriens. Une étude de sensibilité est effectuée en se basant sur les incertitudes dans les mécanismes de source et de perte, donnant lieu à des asymétries jour/nuit en densité et en température. En utilisant les densités calculées dans un modèle de transfert radiatif, il est possible de comparer les sorties de SPERO avec les données d'émission Lyman-α de Mariner 10, et d'anticiper le retour de données hydrogène grâce 'a l'instrument MASCS embarqué sur la mission MESSENGER de la NASA.

En Amérique du Sud et notamment en Argentine, le comportement du mercure (Hg) et de l'arsenic (As) principalement dans les sédiments est encore peu compris. Le système de Mar Chiquita et plus particulièrement le lac Laguna del Plata, recevant les eaux de la rivière Suquía, sert ici de cadre à l'étude de la dynamique de ces deux éléments trace. Leurs distributions dans l'espace et le temps sont analysées en lien avec l'influence anthropique et les conditions hydrologiques qui ont changé de manière importante au cours du dernier siècle. L'approche retenue a consisté tout d'abord à examiner la distribution spatiale du mercure et de l'arsenic à travers l'analyse des eaux et sédiments pris le long de la rivière Suquía et dans Laguna del Plata. Dans un second temps, l'étude fine d'une carotte de sédiment prélevée dans Laguna del Plata a permis d'analyser les variations temporelles de Hg et As. De plus, la réalisation d'extractions sélectives a conduit à l'identification des phases porteuses de Hg et As. L'interprétation globale des résultats et l'appui des images satellites ont révélé le rôle majeur joué par les changements climatiques et les variations hydrologiques dans le contrôle du comportement du mercure et de l'arsenic au sein du système de Mar Chiquita. Au final, l'association des différentes approches a démontré les comportements différents du mercure et de l'arsenic. Les concentrations de mercure sont faibles quand les conditions climatiques sont plus arides et le niveau du lac bas. Elles sont principalement associées aux sulfures transportés par les sédiments de la rivière Suquía. La hausse des précipitations régionales aboutit à un ruissellement plus important et une montée du niveau du lac conduisant à l'augmentation d'accumulation de mercure. Durant cette période, Hg est principalement associé à la matière organique. L'arsenic, quant à lui, est apporté en solution par les eaux jusqu'au lac et, durant les périodes plus sèches, un apport supplémentaire s'effectue par les vents balayant la plaine loessique de Chaco Pampean. Dans la carotte de sédiment, l'arsenic est associé aux oxyhydroxydes réactifs de fer et de manganèse. Ses fortes concentrations dans la partie basse de la carotte sont également liées aux sulfures mais sont aussi associées, dans les parties moyenne et haute, aux carbonates. Mots-clés: Mercure - arsenic - variations hydrologiques - Laguna del Plata - changement climatique

Thèse (D. en biochimie)--Université du Québec à Montréal, 2005. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Comprend des réf. bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (D.R.M.)--Université du Québec à Chicoutimi, 2001. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Le manteau neigeux polaire est le siège d'une chimie complexe de transformation du mercure correspondant à la fois à une production interne de mercure élémentaire gazeux et une incorporation du mercure gazeux. Le manteau neigeux est à la fois une source et un puits de mercure. Le mercure présent dans la neige sous forme de Hg(II) peut être associé à la matière organique et être ainsi stabilisé chimiquement et photochimiquement et entrainé vers les écosystèmes à la fonte. Il est également transformable en une espèce organo-métallique, le méthylmercure dont les mécanismes biotiques ou abiotiques de formation sont inconnus. L'objectif de cette thèse est d'une part de comprendre l'impact de cette matière organique sur le temps de vie du mercure divalent dans les réservoirs environnementaux et notamment la neige et d'autre part de travailler sur les voies de formation d'espèces mercurielles à fort potentiel de toxicité (Hg biodisponible et méthylmercure). Nous voulons ainsi progresser dans l'étude des processus reliant dépôts atmosphériques et contamination de chaînes alimentaires. / The arctic seasonal snowpack is a key medium where chemical reaction of mercury (Hg) species occur. Elemental gaseous mercury can be produced through photochemical reduction of Hg(II) complexes, and Hg(II) species can also be oxydized. Complexation of Hg(II) with organic matter can stabilize Hg(II) species that can be subsequently transferred to water bodies during snowmelt. Hg(II) species can be biotically or abiotically transformed to organo-metallic compounds such as methylmercury (MeHg), although currently there are no measurements to confirm these mechanisms. The main goal of this thesis is to understand the pathways of Hg toxification through the production of bioavailable and methylated Hg species. This question is of utmost importance in order to link the atmospheric deposition pathways of Hg on snowpacks (in the Arctic for instance) and the contamination of food chains.