Les plastiques sont des matériaux techniques nécessaires au fonctionnement des sociétés industrialisées. Cependant, au début des années 2000, des particules de plastique de l’ordre de la dizaine de microns sont observées dans des échantillons d’eau de mer. Ce sont des « microplastiques ». Leur présence dans la plupart des milieux a progressivement été mise en lumière au point d’en faire un marqueur de l’anthropocène. Par ailleurs, ces particules interagissent avec leur environnement et peuvent être vectrices d’additifs toxiques ou de micropolluants. Face aux risques que représentent ces particules, il est important de pouvoir évaluer leur dangerosité pour l’homme et les écosystèmes. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail de thèse sont (1) de déterminer les conditions d’extraction des microplastiques présents dans le sable les plus efficaces et les moins coûteuses et (2) de traduire en terme de toxicité les interactions entre micropolluants et plastiques vieillis dans le milieu marin. Pour cela, un prototype de système d’élutriation a été construit et un protocole adapté a été mis en place pour permettre d’extraire les microplastiques du sable. Afin de faciliter la détermination des vitesses de flux optimales pour permettre une élutriation efficace, un modèle numérique simple reposant sur des équations d’hydrodynamique a été développé. La confrontation des résultats théoriques et expérimentaux a ensuite permis de le valider. Ces résultats ont également permis de mettre en évidence que des ajustements du dimensionnement du système d’élutriation étaient nécessaires. En se basant sur différentes contraintes, par exemple sur le temps nécessaire pour réaliser l’élutriation ou encore sur la taille de la colonne, de nouvelles données de dimensionnement ont été acquises. Le vieillissement de 3 types de plastique (PVC, PET et PBAT) dans le port de Kernevel (Larmor- Plage) a été étudié en suivant l’évolution de l’état de surface et la toxicité de ces matériaux durant 502 jours d’immersion. Cette étude a montré des comportements très différents de ces trois plastiques au cours du temps. Ainsi, le PBAT vieillit plus vite que le PVC alors que le PET évolue peu. Le vieillissement du PVC s’accompagne d’une perte de ses composés à activité œstrogénique et d’une adsorption de métaux lourds. En milieu marin, en se dégradant la surface du PBAT forme des cavités dans lesquelles se piègent des argiles ; de plus en vieillissant ce matériau peut présenter une forte activité œstrogénique ponctuelle. / Plastics are technical materials necessary for industrialized societies. However, in the early 2000s, plastic particles of about ten microns were observed in seawater samples. These are called "microplastics". Their presence in most environments has been progressively highlighted making it an anthropocene marker. Moreover, these particles interact with environments and may carry toxic additives or micropollutants. However, scientific and technical barriers limit this accurate evaluation. In this context, the aims of this work are (1) to determine the most efficient and cost- effective extraction conditions of microplastics trapped in sand and (2) to evaluate the toxicity due to the interactions between micropollutants and aged plastics, which can occur in the marine environment. Thus, an elutriation system prototype has been built and an adapted protocol developed to efficiently extract microplastics from sand. In order to determine the optimal elutriation flow velocities, a simple numerical model based on hydrodynamic equations has been developed. This numerical model has been validated by comparing theoretical and experimental results. However, these results also demonstrate that process optimization was required: based on different constraints, for example the time needed to achieve the elutriation or the size of the column, new data on the design have been acquired. The evolution of the surface state and the toxicity of 3 types of plastic (PVC, PET and PBAT) immersed in the marine environment during 550 days was studied on Kernevel harbor (Larmor-Plage, France). The results of the plastics ageing show very different behaviors. PBAT ages faster than PVC whereas PET does not exhibit large modifications. The aging of PVC is accompanied by a loss of compounders characterized by an estrogenic activity and by the adsorption of heavy metals. In the marine environment, the degradation of the PBAT surface forms cavities in which clay particles can be trapped. Moreover, in a more punctual manner than PVC, this material exhibit strong estrogenic activities.

Les phtalates (PAEs) sont un groupe de contaminants organiques émergents qui sont devenus une préoccupation majeure en raison de leur omniprésence dans le milieu marin et de leurs effets perturbateurs sur le système endocrinien. Cependant, leur répartition en Méditerranée est assez mal connue, principalement en raison des difficultés analytiques et du risque élevé de contamination des échantillons lors du processus analytique. En outre, les débris de plastique en milieu marin contiennent des additifs comme les PAEs, qui sont ajoutés lors de l’étape de fabrication du plastique. Dans la première partie de cette thèse, une méthode analytique a été optimisée et validée pour la détermination de 8 PAEs à l'état de traces en milieu marin. Brièvement, 1L d'échantillon filtré est passé à travers des cartouches de verre contenant 200 mg d'Oasis HLB, puis élué à l’aide de 6mL d'acétate d'éthyle. Notre méthode donne des rendements d’extraction compris entre 95 et 115 % et des blancs acceptables. Dans un second temps, un suivi annuel de la contamination de la Baie de Marseille a été effectué de décembre 2013 à novembre 2014. Les résultats ont montré la présence de 7 PAEs, avec des concentrations totales variant de 130 à 1330 ng L-1. Dans la dernière partie de cette thèse, deux échantillons de plastique communs (sac de poubelle et gaine de câble électrique) ont été incubés dans de l'eau de mer naturelle dans des conditions contrôlées de laboratoire, de manière à évaluer la migration de PAEs depuis ces matériaux en fonction de différentes conditions environnementales comme la température, la présence de lumière, ou encore la présence de bactéries. / Phthalic Acid Esters (PAEs) are a group of emerging organic contaminants that have become a serious issue because of their ubiquitous presence on the marine environment worldwide and for the endocrine disrupting effects in animals and humans. However, little is known about their distribution in the Ocean, mainly because of analytical difficulties and the high possibility of ambient sample contamination. Plastic debris in marine environment includes resin pellets, macro- and microplastic fragments, and contains additives such as PAEs that might be released in the aquatic environment in unknown proportion. In our work, we improved an analytical method for the determination of 8 PAEs, at trace levels in marine and fresh waters. In the first part of the thesis, the method was validated for different seawater salinities and wastewater treatment plant outlet. By passing 1 L of sample through glass cartridges packed with 200 mg of Oasis HLB and eluted with 6 mL of ethyl acetate, the recoveries of 8 PAEs ranged from 95 to 115 % with acceptable blank values (below 0.4-4.0 % of the masses measured in different seawater samples). In a second part, PAE distribution in the Marseille Bay has been evaluated though a one-year monitoring from December 2013 to November 2014. The results showed the occurrence of six PAEs with total concentrations ranging from 130 to 1330 ng L-1. In the last part of this thesis, two common plastic samples as trash plastic bags and insulation layer of electric cables were incubated in natural seawater in laboratory conditions and studied for the release of PAE. Release ws observed for the different PAEs with kinetics varying according to the plastic type.

Le risque environnemental lié à la présence de plastiques dans les milieux aquatiques a été suggéré, pour le milieu marin, dès les années 1970. Même s’il reste incomplètement cerné (d’un point de vue écotoxicologique essentiellement), il ressort de la littérature qu’il est significatif. Même si certains travaux suggèrent qu’une grande partie de ces plastiques provient des eaux continentales, il n’existe aujourd’hui peu d’étude sur les niveaux d’imprégnation des milieux aquatiques en milieu continental et aucune à l’échelle des bassins versants urbains pour préciser l’importance des différentes sources urbaines.Dans cette étude, les macroplastiques (> 5 mm) ainsi que les microplastiques (<5 mm) sont considérés. Les flux de macroplastiques dans la Seine ont été estimés à l’aide d’une étude de terrain mais aussi à l’aide d’une approche théorique. En ce qui concerne les microplastics, les fibres (synthétiques et artificielles) ainsi que les fragments ont été étudiés dans différent compartiments du système urbain. L’air intérieur, les retombées atmosphériques, les eaux de ruissellement, les effluents et affluents de stations d’épuration ainsi que les rejets urbains en temps de pluie ont été étudiés.Les concentrations en microplastiques dans le milieu récepteur ont aussi été estimées. Le suivi de la contamination des eaux de surface a été abordé selon deux méthodes d’échantillonnage distinctes : échantillonnage par un filet avec une maille de 80 μm et par un filet de 330 µm. L’homogénéité des fibres le long de la section a aussi été estimée, tout comme la variabilité temporelle à court terme. Pour finir, un suivi mensuel sur 19 mois a été effectué en amont et en aval de Paris.Cette étude a permis de montrer que les flux de microplastiques dans la Seine représentent une masse négligeable par rapport aux flux de macroplastiques. Elle confirme aussi l’ubiquité des fibres dans tous les compartiments. Les fragments sont quant à eux particulièrement concentrés dans les rejets urbains en temps de pluie. Pour la première fois, il a été montré que le compartiment atmosphérique jouait un rôle potentiellement important, autant que source de microplastiques / Plastic pollution has been widely studied in marine environment since 1972 and mostly since 2004. Investigations on plastic pollution in freshwater and especially in urban catchments just started at the beginning of the decade, and urban plastic pollution sources and its related fluxes in rivers remains mainly unknown. Thus a specific attention should be paid to the plastic contamination in catchments exposed to severe anthropogenic pressure, especially within the urban areas. This PhD thesis focuses on the case of the Paris agglomeration and its impact on the Seine River. A double approach was carried out as both macro- (>5mm) and micro- (<5mm) plastics were considered.The amount of macroplastics conveyed by the Seine River was estimated with a field study and with a theoretical approach.Regarding microplastics, fibers (made with synthetic but also man-made polymers) and fragments were both investigated in different compartments of the urban system. The study focused on the air compartment (indoor and outdoor air as well as atmospheric fallout), the sewer system (from the washing machine disposals to the WWTP influents and effluents), and the inputs during wet weathers periods, i.e, runoff and combined sewer overflows. Fibers and fragments were also examined on the Seine River.This work aimed at providing relevant methodological keys to address sampling of microplastic in rivers. Two mesh size nets were tested (80 µm vs. 300 µm). The homogeneity of fibers distribution in rivers was also verified as the short term temporal and spatial variabilities were evaluated. In order to highlight the potential impact of the Paris agglomeration, a monthly monitoring on 5 sites upstream and downstream Paris was carried out as well.This thesis mainly highlighted the ubiquity of fibers in all compartments. Fibers were predominant in comparison to fragments in all compartments. Combined sewer overflows exhibited particularly high amounts of fragments. On the other hand, the flux of microplastics in the Seine River was proved be negligible in terms of mass in comparison to macroplastics. This study is also the first one showing that the atmospheric compartment needs to be considered as a potential significant source of microplastics

Les poissons sont parmi les modèles aquatiques les plus utilisés pour l’évaluationdes dangers des substances chimiques avant leur mise sur le marché européen(REACh (Registration, Evaluation, Autorisation and Restriction of CHemicals)).Actuellement, cette réglementation ainsi que la directive européenne sur la protectiondes animaux utilisés à des fins scientifiques (2010/63/UE) promeuvent la mise enplace de méthodes alternatives en expérimentation animale. Ces méthodes ont pourbut de remplacer les modèles animaux chaque fois que cela est possible, de réduirele nombre d’animaux utilisés en expérimentation et d’optimiser la méthodologieappliquée aux animaux. Cette thèse vise à comparer la sensibilité de deux de cesoutils alternatifs, les lignées cellulaires et les tests embryo-larvaires poissons, enutilisant des toxiques modèles puis mettre en oeuvre ces outils pour évaluer la toxicitéde mélanges environnementaux de polluants : microplastiques et hydrocarbures(pétrole Arabian Light). Les composés modèles (B(a)P, Cd, MMS, PCB126) ont permisde valider trois biomarqueurs : la production d’espèces réactives de l’oxygène surlignées cellulaires de poissons, le test micronoyaux par cytométrie en flux et lechallenge infectieux sur larves de Médaka. Ces biomarqueurs associés à des analyseschimiques, biochimiques et physiologiques ont permis d’évaluer la toxicité demélanges environnementaux d’hydrocarbures (extrait aqueux de pétrole Arabian =WAF) et de microplastiques. Les WAF présentent une toxicité sur les lignéescellulaires de poissons (induction de l’activité EROD, génotoxicité) ainsi que surembryons et larves de Médaka (comportement, biométrie, EROD, génotoxicité). Lespoissons comme les cellules sont particulièrement sensibles au WAF de l’ArabianLight. La contamination aux microplastiques (MP) environnementaux a révélé unetoxicité des contaminants associés au MP sur les lignées cellulaires et les larves depoisson. L’ingestion de particules de plastiques par les larves a induit des effets létauxet sublétaux (biométrie, comportement et EROD). L’ingestion des particules plastiquespar les larves a été confirmée par microscopie biphotonique. Cette étude a permisd’évaluer la sensibilité et la complémentarité de ces outils in vitro pour l’évaluation desdangers et des risques associés aux substances chimiques. / Fish are among the most widely used aquatic model for assessing the chemicalthreat before they are placed on the European market (REACh (Registration,Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals)). Currently, this regulation aswell as the European directive on the protection of animals used for scientific purposes(2010/63/EU) promote the establishment of alternative methods in animal testing.These methods are intended to replace animal models whenever possible, to reducethe number of animals used in experiments and to optimize the methodology appliedto animals. This thesis aims to compare the sensitivity of two of these alternative tools,cell lines and fish embryo-larval tests, using model toxicants. Then, these tools wereused to evaluate the toxicity of environmental mixtures of pollutants: microplastics andhydrocarbons (Arabian Light oil). The model compounds (B(a)P, Cd, MMS, PCB126)valid three biomarkers: reactive oxygen species (ROS) production on fish cell lines,micronucleus assay by flow cytometry and infectious challenge on Medaka larvae andjuveniles. These biomarkers combined with chemical, biochemical and physiologicalanalyzes have assessed toxicity of environmental mixtures of hydrocarbons (aqueousextract of Arabian oil = WAF) and microplastics. WAF are toxic to fish cell lines (ERODactivity induction and genotoxicity) as well as to Medaka embryos and larvae (behavior,biometrics, EROD, genotoxicity). Fish like cells seem to be particularly susceptible toArabian Light WAF. Contamination with environmental microplastics (MP) hasrevealed a toxicity of MP-associated contaminants on cell lines and fish larvae. Theingestion of plastic particles by the larvae induced lethal and sublethal effects(biometrics, behavior and EROD). The ingestion of the plastic particles by the larvaewas confirmed by two-photon microscopy. This study assessed the sensitivity andcomplementarity of these in vitro tools for assessing hazards and risks associated withchemicals.

La question des détritus marins de plastique et de leur impact sur l'environnement prend de l’ampleur. Il a été démontré que 80% des plastiques sont issus de sources terrestres, tandis que 20% viennent des côtes et mers. De nombreux auteurs soulignent un problème environnemental sérieux lié à l'absorption de POP (Polluants Organiques Persistants) par les débris plastiques, initiant ainsi une source potentielle de contamination de la chaîne alimentaire. Tous les auteurs attribuent la fragmentation en « microplastiques » (taille < 5mm) à des phénomènes liés à la dégradation, en particulier sous UV sans l’avoir jamais réellement ni démontré ni analysé. Les rivières constituant alors un vecteur privilégié de transport des déchets terrestres vers les mers et océans, nous avons décidé de mettre en évidence (et de quantifier) la présence de microplastiques dans une rivière réputée « sauvage » comme l’Allier. Au laboratoire, nous mettons au point des protocoles de simulation de la fragmentation des plastiques sous irradiations UV de différentes matières plastiques dans l'eau (douce). Nous analysons aussi bien les molécules chimiques issues de la dégradation des plastiques et transférées dans le milieu aqueux que les modifications moléculaires que peut subir le matériau. / The question of marine litter and their environmental impact gains importance. It was shown that 80% of plastics results from terrestrial sources, while 20% come from coastlines and seas. Many authors point to a serious environmental problem involved to the absorption of POPs (persistent organic pollutants) by plastic detritus, thus initiating a potential source of contamination of the food chain. All authors attribute the fragmentation to "microplastic" (size < 5mm) to phenomena related to degradation, under UV without ever having demonstrated or analysed it. The rivers constituting then a privileged vector of transport of the terrestrial waste towards the seas and oceans, we decided to highlight (and quantify) the presence of microplastics in a river known as "wild" as the Allier. At the laboratory, we develop simulation protocols for the fragmentation of plastics under UV irradiation of various plastic materials in fresh water. We analyse both the chemical molecules resulting from the degradation of plastics and transferred to the aqueous medium as well as the molecular changes that can undergo the material.

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.

Les plasmas de décharges électriques qui entrent en contact avec des liquides ont suscité beaucoup d'attention depuis une cinquantaine d’années. En effet, les décharges avec des liquides se caractérisent par une réactivité chimique importante. Afin d’optimiser cette réactivité, de nombreuses études ont été effectuées en fonction de différents paramètres, tels que la configuration géométrique d’électrode, la composition du gaz, l’alimentation électrique (polarité, amplitude et fréquence), etc. Les travaux de recherche sur le traitement de l'eau par plasma et les applications environnementales ont débuté il y a plusieurs années. Plus récemment, la pollution par le plastique dans l’environnement marin et terrestre a créé un nouveau domaine d’applications des plasmas, en particulier ceux qui sont couplés avec un milieu liquide. Dans ce mémoire de maîtrise, les décharges en milieu liquide sont appliquées à la dégradation de polystyrène (PS) solide dans l’eau. Le point de départ de cette étude a été la réalisation d’un montage pointe - pointe : l’électrode de masse est immergée dans de l’eau déionisée et l’électrode de haute tension se trouve au-dessus de la phase liquide. Le PS se situe à l’interface air/eau. Une étude paramétrique est effectuée afin d’établir les paramètres optimaux pour la dégradation, en particulier la fréquence de répétition des décharges pour des valeurs entre 2 et 10 kHz. Pour ce faire, l’étude des caractéristiques électriques ainsi qu’optiques de chaque décharge permet de suivre ses propriétés au cours du traitement et de les coupler à la perte de masse de PS. À partir de ces données, il est possible de mettre en évidence un changement de régime de décharge à haute fréquence (10 kHz) : transition d’un streamer à un spark. De ce fait, il a été possible d’établir le rôle potentiel de chaque régime (streamer à spark) dans la dégradation du PS. Cette étude a permis de proposer un mécanisme de dégradation du polystyrène. Ainsi, nous avons trouvé qu’à 10 kHz, la dégradation du PS était maximisée avec une réduction de la masse de 83%, tandis qu’elle est de 50% à 5 kHz après traitement par un nombre de décharges équivalent. La caractérisation par FTIR du PS a montré que sa composition chimique ne change pas pendant la dégradation. Cependant, l’analyse de l’eau par résonance magnétique nucléaire a permis d’identifier la présence d’une faible quantité d’éthylbenzène comme sous-produit de dégradation. Les résultats présentés dans ce mémoire représentent une contribution à la compréhension de la dégradation de plastique par décharges électriques en milieu liquide. / Electric discharge plasmas that come into contact with liquids have attracted a great deal of attention over the last fifty years. Indeed, discharges with liquids are characterized by significant chemical reactivity. In order to optimize this reactivity, numerous studies have been carried out in relation to various parameters, such as electrode geometry, gas composition, power supply (polarity, amplitude and frequency), and so on. Research into plasma water treatment and environmental applications began several years ago. More recently, plastic pollution in the marine and terrestrial environment has created a new field of applications for plasmas, particularly those coupled with a liquid. In this master's thesis, liquid discharges are applied to the degradation of solid polystyrene (PS) in water. The starting point for this study was the realization of a tip-to-tip set-up. The ground electrode is immersed in deionized water, and the high-voltage electrode is above the liquid phase. The PS is located at the air/water interface. A parametric study is carried out to establish the optimum parameters for degradation, in particular the discharge repetition frequency for values between 2 and 10 kHz. The study of the electrical and optical characteristics of each discharge makes it possible to monitor its properties during processing, and to couple them to the mass loss of the PS. From these data, it is possible to highlight a change in discharge regime at high frequency (10 kHz): transition from streamer to spark. As a result, it was possible to establish the potential role of each regime (streamer to spark) in PS degradation. This study enabled us to determine the degradation mechanisms of polystyrene. We found that PS degradation was maximized at 10 kHz, with a mass reduction of 83%, while it was 50% at 5 kHz after treatment with an equivalent number of discharges. FTIR characterization of the PS showed that its chemical composition did not change during degradation. However, nuclear magnetic resonance analysis of the water identified the presence of a small amount of ethylbenzene as a degradation by-product. The results presented in this thesis represent a contribution to the understanding of plastic degradation by electrical discharges in liquid systems.

Les déchets plastiques et les produits issus de leurs fragmentations (microplastiques ou « MP », <5mm) représentent une menace globale et persistante pour l'ensemble des écosystèmes marins, du fait de leur facilité d'ingestion par une grande diversité d'espèces marines. La mer Méditerranée, de part sa nature semi-fermée et son littoral anthropisé, est très impactée par cette pollution. Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre l'origine et le devenir des MP en mer, et ce, par la mise en place d'une stratégie d’échantillonnage le long du continuum terre-mer, i.e. des sources continentales aux récepteurs marins finaux. Cette approche holistique a été appliquée à l'échelle locale du golfe du Lion (Nord-Ouest de la Méditerranée) à l’ensemble des compartiments côtiers. Les MP ont été retrouvés dans toutes les matrices étudiées (eau, sédiment, dépôtatmosphérique et tissus biologiques) dans des quantités très variables à la fois dans les compartiments et entre les compartiments. Aucune sélection qualitative (forme, taille, polymère et couleur) majeure ne semble s'opérer lors du transfert des MP d'un compartiment à l'autre, et la majorité des MP sont des fibres. Quantitativement, la concentration des MP varie à des échelles temporelles et spatiales très courtes (<1 heure et <1 kilomètre). Si aucune relation claire entre les concentrations en MP et les forçages environnementaux (e.g. précipitation, débit des fleuves, vents, etc.) n'a été observée, les événements de précipitation semblent influencer grandement les quantités de MP transférées entre les compartiments. En extrapolant nos résultats aux bassins-versants du golfe du Lion, 30 ± 20 tonnes de MP se déposeraient via l'atmosphère sur les zones urbainescôtières et 7 ± 10 tonnes de MP seraient transportées par les fleuves vers la Méditerranée, chaque année. L'extrapolation des quantités de MP dans les compartiments marins, semble indiquer que la surface de la mer et les plages ne sont que des compartiments transitoires (< 1 tonne), tandis que les sédiments et la colonne d'eau sont potentiellement plus impactés (jusqu'à 350 tonnes pour les sédiments). De nouvelles données sont nécessaires pour la colonne d'eau et les sédiments pourconfirmer cette hypothèse, mais les résultats laissent penser qu'ils pourraient avoir un rôle majeur dans le stockage des MP. / Anthropogenic litter, particularly plastic litter and their fragments (microplastics or “MPs”; < 5 mm) represent a highly pervasive and persistent global threat to marine ecosystems, as they can be ingested by a wide range of marine species. As a landlocked sea with a high population density, the Mediterranean Sea is highly exposed to marine litter pollution. This thesis aims tounderstand the origin and the future of marine MPs thanks to a holistic approach from terrestrial sources to marine sinks. This strategy was applied at the regional scale of the Gulf of Lion (Northwestern Mediterranean Sea) on all coastal compartments. MPs were observed in every studied matrices (water, sediment, atmospheric fallout) with a high variability within and betweenthe different compartments. No significant qualitative trend seems to occur during the transfer of MPs between compartments and fibers were the most abundant shape found in samples. MP concentrations changed at a short spatial and temporal scale (< 1 hour and < 1 kilometer), overlaying other variabilities (i.e. seasonal or between sites). If no obvious relationship betweenexternal forcing (e.g. precipitations, river flow rates, winds) and MP concentrations was observed, rainfall events seemed to have an important impact on the amount of MPs transferred into the sea. Extrapolating our results to the whole Gulf of Lion watersheds, 30 ± 20 tons of MPs would settle on urban areas and 7 ± 10 tons would be supplied by rivers into the Mediterranean Sea every year. The extrapolation of MP quantities within marine environments seems to indicate that the sea surface and beaches are only transitory compartments (<1 ton) whereas sea floor and water column couldbe more impacted (up to 350 tons for marine sediment). New data on water column and marine sediments are needed to confirm this hypothesis, but those results suggest that both latter compartments could be major sinks for marine MPs.