"Thèse en cotutelle, Doctorat en sciences animales, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université Paris-Saclay, Saint-Aubin, France" / L'amélioration de l'utilisation du phosphore est un des enjeux majeurs de durabilité de la filière porcine. Les objectifs de cette thèse de doctorat sont 1) de développer un nouveau modèle mécaniste de prédiction des besoins en phosphore et calcium chez le porc en croissance et 2) de rechercher des stratégies nutritionnelles permettant une utilisation du phosphore plus efficiente. Afin de développer le modèle de prédiction, un essai a d'abord été réalisé pour actualiser les connaissances sur l'évolution dynamique de la composition chimique en phosphore et calcium des tissus mous au cours de la croissance du porc. Dans le modèle proposé, le dépôt de phosphore et de calcium dans les os est considéré comme indépendant du dépôt protéique, ou du dépôt de tissus mous. Son analyse de sensibilité montre que le potentiel de dépôt de calcium dans les os est le facteur qui influe le plus sur la variabilité des besoins en calcium et phosphore, suivi du dépôt protéique pour le besoin en phosphore à 30 et 60 kg de poids vif. Concernant la recherche de stratégies nutritionnelles, un essai a été mis en place pour tester l'effet d'une séquence de déplétion et de réplétion des apports en phosphore et calcium sur l'efficience d'utilisation de ces minéraux chez les porcs en croissance. Un second essai a été réalisé pour évaluer l'effet d'une alimentation sans phosphate avec ajout de phytase microbienne. L'efficience d'utilisation du phosphore a été améliorée avec ces deux stratégies. Néanmoins, les performances zootechniques ont été légèrement diminuées en début de croissance (second essai), ce qui est probablement dû à un excès de calcium soluble. Les stratégies proposées dans cette thèse ouvrent des voies très pertinentes pour réduire les apports et diminuer les rejets en phosphore. Le nouveau modèle introduit dans cette thèse, associé à de nouvelles stratégies d'amélioration de l'utilisation du phosphore, permettrait de diminuer les intrants en phosphate minéral pour l'alimentation des porcs et de réduire les excrétions en phosphore sans diminuer les performances de croissance ou la santé osseuse des animaux. Les effets pourraient être encore plus important lors de l'application de ces solutions avec des systèmes d'alimentation de précision. / Improving phosphorus use is one of the major issues for the sustainability of the swine industry. The objectives of this PhD thesis were 1) to develop a new mechanistic model to predict the phosphorus and calcium requirements in growing pigs, and 2) to investigate nutritional strategies for a more efficient use of phosphorus. In order to develop the prediction model, a trial was first carried out to update the knowledge on the dynamic changes of the chemical composition of soft tissues during pig growth. In the proposed model, phosphorus and calcium deposition in bone is considered to be independent of protein deposition, or soft tissue deposition. Sensitivity analysis of the model shows that the potential for calcium deposition in bone has the greatest influence on the variability of calcium and phosphorus requirements, followed by protein deposition for phosphorus requirement at 30 and 60 kg of body weight. Regarding the research of nutritional strategies, a trial was first set up to test the effect of a dietary phosphorus and calcium depletion-repletion sequence on the efficiency of use of these minerals in growing pigs. A second trial was carried out to evaluate the effect of a phosphate-free diet with the addition of microbial phytase. Phosphorus utilisation efficiency was improved in both strategies. However, the zoo technical performance decreased slightly at the beginning of growth in the second trial, which is probably due to an excess of soluble calcium. The strategies proposed in this thesis provide very relevant ways to reduce phosphorus supplies and to decrease phosphorus excretion. The new model introduced in this thesis, combined with new strategies to improve phosphorus use, would allow to reduce inorganic phosphate supply to pigs, and to reduce phosphorus excretion without decreasing growth performances or bone health of animals. The effects could be even greater when applied with precision feeding systems.

Une gestion précise des apports de phosphore (P) aux volailles est un enjeu important dans le domaine de la production avicole où il demeure un nutriment essentiel pour les performances des oiseaux, mais se doit d’être utilisé de façon précise pour nourrir les plantes afin d’éviter les problèmes environnementaux qui y sont associés. Le but de ce travail de maîtrise était de simuler le devenir du P alimentaire chez le poulet de chair à l’aide de la modélisation mécaniste en 1) évaluant la digestibilité iléale du P chez le poulet de chair à l’aide de l’outil de méta-analyse, 2) simulant la croissance des tissus protéique et lipidique et 3) en estimant la répartition de ces minéraux dans les différents tissus pour moduler l’excrétion du P selon les objectifs de production (ex. : optimisation des performances, diminution de l’excrétion de P). Dans un premier temps, la méta-analyse a permis d’étudier les interactions entre le calcium (Ca), les différentes formes de P et la phytase microbienne (PhytM). De façon générale, les rations riches en P phytique (PP) et en Ca ont montré une réponse plus élevée en termes de P digestible à la PhytM. Dans un deuxième temps, le modèle a permis d’estimer la répartition du P et du Ca dans les différents tissus, et ce, selon différents apports phosphocalciques. Ces simulations ont accentué l’importance d’un ratio Ca:P équilibré pour une utilisation optimale des deux minéraux par les poulets de chair et ce ratio doit être mis en lien avec l’apport de P donné aux oiseaux. En effet, considérant que les deux se déposent ensemble au niveau de l’os sous la forme d’hydroxyapatite, si le premier est apporté en excès par rapport à l’autre, il sera excrété et ainsi perdu engendrant une perte économique pour le producteur. Ce travail de maîtrise a donc permis d’avoir une meilleure compréhension des mécanismes contrôlant l’utilisation digestive et métabolique de P en lien avec les apports de Ca et de phytase microbienne et de développer un modèle mécaniste permettant de simuler le devenir métabolique du P et du Ca chez le poulet de chair. Les connaissances générées contribuent au développement d’outil d’aide à la formulation répondant aux enjeux de la durabilité de la production avicole.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de dresser un portrait complet des apports actuels et historiques de phosphore au lac Nairne afin de permettre aux acteurs locaux de poser des actions ciblées et efficaces en vue de l’amélioration de la qualité de l’eau du lac. La charge interne, qui représente le tiers de la charge annuelle totale de phosphore du lac Nairne, a été quantifiée. Puis, l’évolution de la charge externe a été estimée. La modélisation a démontré que la masse de phosphore exportée vers le lac Nairne a diminué de 55 % depuis 1950, mais qu’elle est toujours bien au-dessus de la charge naturelle. Pour améliorer cette situation, des pistes de solutions sont proposées. Cette étude permet de mieux comprendre l’impact de l’occupation du territoire sur la qualité de l’eau des lacs. De plus, la méthodologie détaillée pourra être appliquée sur des bassins qui rencontrent des problématiques semblables. / This master’s thesis aims to provide a comprehensive picture of current and historical phosphorus inputs to Lake Nairne to allow local stakeholders to target their actions to achieve lake restoration. The internal load, which represents one-third of the total annual phosphorus load has been estimated. Inputs from the watershed were also estimated using a mass-balance model. The results show that the external phosphorus load has declined by 55 % since 1950, but is still well above the natural load. To improve this situation, possible solutions are proposed in the last section. This study provides a better understanding of the impact of land use evolution on lake water quality. In addition, the methods can be applied to other watersheds facing similar problems in order to improve sustainable lake restoration.

Cette étude avait comme objectifs de développer un indicateur agronomique et environnemental, d'évaluer les pertes en phosphore (P) en dehors de la couche arable et de déterminer des doses de P requises par classe de fertilité pour les cultures de la carotte, du céleri, du chou-chinois, de la laitue, de l'oignon et de la pomme de terre cultivés en sols organiques. Nos travaux ont permis i) de sélectionner l'indice de saturation en P selon la méthode de Mehlich III (ISPMIII) comme test de P en sols organiques ; ii) de déterminer un seuil critique environnemental d'ISPM-m fixé à 0,05 au-delà duquel la fertilisation ne doit dépasser les exportations de P par la culture; iii) d'établir des seuils critiques agronomiques d'ISPM-m entre 0,10 et 0,15 à partir de la réponse de la culture à la fertilisation; iv) de démontrer une variabilité spatiale faible et une variabilité saisonnière élevée de I'ISPM-III en sols organiques avec des pertes enregistrées de plus de 40 kg P ha"1 entre l'automne et le printemps suivant; v) de déterminer des classes de fertilité du sol par saut de 0,05 unité d'ISPM-m; vi) de démontrer aucune ou faible réponse de la culture à la fertilisation sauf dans la classe de fertilité moyenne 0,05-0,10. Les recommandations en P sont basées selon une approche agroenvironnementale limitant l'accumulation du P dans les sols et la fertilisation doit être inférieure aux exportations de P lorsque I'ISPM-III dépasse le seuil environnemental de 0,05.

Les rejets phosphorés issus des productions aquacoles sont connus pour être, en partie, responsables de l’eutrophisation des eaux douces. En raison du manque de précision des outils actuellement disponibles pour l’estimation des besoins en phosphore (P) chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss), il est encore distribué en excès dans la majorité des élevages. Par ailleurs, si l’on sait que le P joue un rôle prépondérant dans la formation du tissu osseux, des questions subsistent quant à son rôle sur l’apparition d’anomalies vertébrales. Pour suivre les réponses à court et à long terme d’une déficience en P sur l’organisme, des truites arc-en-ciel triploïdes ont été soumises à deux régimes alimentaires (riche ou carencé en P). Nos résultats indiquent, dans un premier temps, que dès la semaine 2, les poissons nourris avec une diète déficiente montrent des statuts en P, dans les écailles et les carcasses, inférieurs à ceux des poissons nourris avec une diète suffisante en P. À l’inverse, la minéralisation des vertèbres semble être préservée jusqu’à la semaine 4. Pourtant, à la semaine 5, les radiographies révèlent qu’environ 50% des individus déficients présentent des malformations vertébrales. Pour comprendre l’impact de cette déficience au niveau moléculaire, un séquençage haut-débit (RNA-seq Illumina) nous a permis de construire le premier transcriptome spécifique des vertèbres de truite arc-en-ciel. L’analyse fonctionnelle de ce transcriptome révèle une impressionnante conservation des gènes clefs impliqués dans la régulation du tissu osseux chez les vertébrés. Ainsi, à l’aide de cette référence, il a été possible de quantifier l’expression des gènes dans les vertèbres d’individus déficients déformés ou normaux, après 27 semaines d’expérience. Ces résultats, combinés à des observations histologiques et le suivi des indicateurs du statut en P, indiquent qu’une déficience a pour conséquence une diminution du degré de minéralisation de la vertèbre (sans affecter la matrice ou sa résorbtion ostéoclastique), possiblement dû à l’activité de protéines Gla impliquées dans le dépôt et la croissance des cristaux d’hydroxyapatite. Les connaissances recueillies seront primordiales pour la sélection de lignées de moindre impact pour l’environnement, ainsi que pour la formulation de diètes adaptées aux besoins nutritionnels réels des truites arc-en-ciel d’élevage. / Dietary phosphorus (P) outputs from fish production can contribute to freshwater eutrophication. Due to the inaccuracy of the common tools used for estimating P requirement for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), P is still provided in excess in fish diets. Furthermore, we know that P plays a crucial role in regulating normal bone turnover; yet, questions have arisen regarding its role in the prevalence of vertebral deformities. To monitor both the short and long term response of the organism to a P-deficiency, rainbow trout were fed either a P-sufficient or a P-deficient diet over a 27 weeks period. Our results show that P-deficient fish displayed lower mineral status in scales and carcasses than P-sufficient fish as early as the second week of the experiment. Although during the first four weeks of feeding P-deficient diet, the mineralization status of the fish vertebrae was not significantly impaired, , at week 5, x-rays revealed that around 50% of P-deficient fish displayed abnormal vertebrae phenotypes. To understand the molecular mechanisms behind the appearance of vertebral malformations, we built the first transcriptome specific to bone tissue of rainbow trout. Sequencing was based on Illumina HiSeq-2000 technology. Functional analysis of this transcriptome revealed a remarkable conservation of key genes involved in bone regulation in vertebrates. Based on this reference, we could compare the gene expression in the vertebrae between deformed and normal fish at week 27. These results, combined with histological observations and common indicators of P status, suggest that P-deficiency in trout led to a reduced degree of mineralization of the vertebrae (without affecting matrix of resorption activity). The reduced degree of mineralization is possibly linked to higher expression of genes coding for Gla proteins, involved in the regulation of hydroxyapatite crystal fixation and growth. From an aquaculture perspective, these results might serve as a solid baseline for better management of P in production, opening to the possibility to strain selection as well as providing new tools for dietary-P level optimization for rainbow trout production.

La synthèse de composés organiques par des voies respectueuses de l'environnement et d'un coût modéré est aujourd'hui un défi majeur. Le recours à des complexes organométalliques qui permettent l'approche et la réaction de différents substrats est une solution attractive. Cette étude s'intéresse aux complexes formés à partir de métaux de groupe 10, stabilisés par des ligands de type diphosphine, et plus particulièrement à la formation d'espèces réduites très réactives. L'activation du phosphore blanc est ainsi présentée, puis cette démarche est étendue à la synthèse de nanoparticules de phosphures métalliques, obtenues à partir de nanoparticules métalliques. Enfin, un complexe bien défini de nickel au degré d'oxydation (0) permet d'activer le dioxyde de carbone, des liaisons C H, ou encore de catalyser des réactions de couplages croisés de type Negishi, résultats tout à fait remarquables.

La déficience en phosphore est l’un des facteurs limitant la production de légumineuses à graines, dont le haricot (Phaseolus vulgaris). La diversité génétique de cette espèce en Amérique latine a permis d'identifier avec le CIAT, des lignées recombinantes du croisement de DOR364 et BAT477 à fort pouvoir fixateur d'azote (FSN) et à forte efficacité d'utilisation de phosphore (EUP). Les résultats obtenus au cours de ce travail nous ont permis de répondre à notre objectif principal de thèse qui consistait à vérifier la pertinence des critères d'adaptation de la fixation symbiotique de l'azote chez le haricot à la disponibilité de P que nous avons déterminé. Nous avons démontré, d'une part, en milieu hydroaéroponique, que les racines nodulées du haricot, excrètent dans leur rhizosphère une quantité de H+ qui est corrélée à la perméabilité nodulaire. Ce qui laisse penser qu'une part d'H+ excrétée par les racines nodulées est liée à la fixation symbiotique de N2. D'autre part, nous avons démontré que sous déficience en P les lignées tolérantes acidifient plus leur rhizosphère que les sensibles. En multisites les facteurs les plus déterminants de la hiérarchisation des sites sont N-total et P-total. Deux groupes de lignées se distinguent, les tolérantes versus les sensibles à la faible fertilité des sols en P. La lignée locale se distingue des groupes précédents. Elle est capable de croître dans différents sols, notamment les contraignants avec une grande capacité à noduler, par conséquent, à compenser la déficience en N. Nous avons également pu démontrer que les biomasses nodulaire et aérienne sont corrélées au P Olsen du sol / Phosphorus deficiency is one of the limiting factor for grain legume production like bean (Phaseolus vulgaris). The results obtained during this work enabled us to confirm our main aim of this work which is checking the relevance of the criteria of adaptation of the symbiotic nitrogen fixation of bean to P availability. We showed, in controlled conditions that the nodulated roots of bean, release in their rhizosphere a quantity of H+ which is correlated with the nodul permeability. What lets think that a share of H+ released is related to the symbiotic N2 fixing. In addition, we showed that under P deficiency the tolerant lines acidify more their rhizosphere that the sensitive ones. Into multisite trial the most determining factors of the hierarchisation of the sites are total-N and total-P. Two groups of lines are distinguished: tolerant versus sensitive to P deficiency. The local farmer line is distinguished from the studied lines. It is able to grow in various soil fertility, in particular the constraining soils. ones with a great capacity with noduler, consequently, to compensate for deficiency in NR. We also could show that shoot and nodule biomass are correlated with the Olsen-P Olsen of the soil

Les HAP sont parmi les substances les plus problématiques parce qu'ils ont un fort pouvoir cancérigène, mutagène et ont, par conséquent, des effets nocifs pour la santé humaine. Parmi les techniques de remédiation des sols contaminés par des HAP, la phytoremédiation a été reconnue comme une méthode prometteuse en raison de ses avantages économiques et écologiques. Toutefois, en raison de la nature récalcitrante des HAP, et de facteurs environnementaux difficile à maîtriser, cette technique est encore limitée en termes d'efficacité, en particulier lorsqu'il s'agit de HAP de poids moléculaires élevés. L'inoculation des plantes avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (MA), qui sont omniprésents dans la plupart des sols naturels et anthropiques, est connue pour favoriser l'élimination des HAP. Cependant, des résultats variables ont été rapportés quant à l'effet des plantes et des microorganisms associés notamment les champignons MA, sur la phytoremédiation des HAP et nécessite des études complémentaires. Des expériences été réalisées dans des cultures en pot et en microplaques, pour étudier l'influence de certains paramètres sur la dissipation des HAP dans la rhizosphère: l'espèce végétale, l'espèce fongique, la nutrition minérale, la nature des HAP, leur disponibilité et les interactions entre HAP. Quatre espèces de plantes (luzerne, fétuque élevée, ray-grass et céleri) et deux espèces de champignons MA (Glomus intraradices et Glomus mosseae) ont été testées dans un sol artificiellement contaminé avec trois HAP: le phénanthrène (PHE), le pyrène (PYR) et le dibenzo[a, h] anthracène (DBA). Le poids moléculaire des HAP est un facteur majeur influencant leur élimination. Lorsque le poids moléculaire des HAP était plus élevé, le nombre de bactéries dégradantes cultivables était plus faible, et l'efficacité de la phytoremédiation des HAP limitée. La présence de PHE a diminué la biomasse végétale et la colonisation mycorhizienne, mais il a augmenté la dissipation du DBA par co-métabolisme dans les expériences en pots et en microplaques. En revanche, cet effet n'a pas été observé entre le PYR et le DBA . La dissipation des HAP a varié avec les espèces de plantes et de champignons MA. Bien que les quatre espèces de plantes aient augmenté l'élimination du PHE, seule la luzerne a montré des effets positifs sur la phytoremédiation du DBA. Glomus intraradices a augmenté la biomasse végétale et l'absorption du phosphore par des plantes, et il a également augmenté la dissipation du DBA. Lorsque la co-culture de luzerne et fétuque était colonisée par Glomus mosseae, la biomasse obtenue était plus élevée, et la concentration des gènes de HAP-dioxygénase était significativement plus élevée qu'avec Glomus intraradices. Mais Glomus mosseae n'a montré aucun effet significatif sur la phytoremédiation du DBA. Ainsi cet effet des champignons MA sur la dissipation des HAP n'est pas seulement un effet biomasse. La concentration de phosphore et le régime d'alimentation en eau ont également influencé la colonisation mycorhizienne et la dissipation des HAP. Ainsi la dissipation du DBA en présence de plantes était significativement plus élevée que dans les témoins non plantés lorsque la teneur en eau était élevée et celle en phosphore plus faible, ce qui correspondait à la situation où le taux de mycorhization des plantes était le plus élevé. L'ensemble de ces résultats souligne la complexité des interactions entre plantes, microorganismes et polluants dans les sols. Ils montrent que tous les paramètres considérés affectent significativement la dissipation des HAP dans la rhizosphère des plantes, et méritent d'être pris en compte pour contrôler et améliorer la phytoremédiation / PAHs are among the most problematic substances as they could accumulate in the environment and threaten the development of living organisms because of their acute toxicity, mutagenicity or carcinogenity. Among remediation techniques for PAH contaminated sites, phytoremediation has been recognized as a promising method owing to its economical and ecological benefits. However, due to the recalcitrant nature of PAH, multivariate and changeful environment factors, this technique is still limited in terms of effectiveness, especially when dealing with high molecular weight PAHs. Inoculation of plants with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, which are ubiquitous in natural and most anthropogenically influenced soils, is known to benefit PAH phytoremediation. However, diverging results were reported on PAH dissipation in plant rhizosphere and the parameters affecting the AM fungi assisted PAH phytoremediation needed more investigation. Some of these parameters were considered in the present work: plant species, AM fungi species, phosphorus nutrition and watering regimes, PAH type, availability and interactions between PAHs. Experiments were performed in pot cultures and in microplates, with different plant species (including alfalfa, tall fescue, ryegrass and celery roots), two AM fungi (Glomus intraradices and Glomus mosseae) and three kinds of PAHs (phenanthrene (PHE), pyrene (PYR) and dibenzo[a,h]anthracene (DBA)), spiked to a soil. PAH molecular weight was a major parameter influencing PAH phytoremediation. With the increase of PAH molecular weight, the culturable PAH degraders decreased, so did the efficiency of phytoremediation. PHE decreased the plant biomass and AM fungi colonization, but it increased the DBA dissipation in both pot and microplate experiments. PYR did not increase DBA dissipation, and addition of PYR into PHE+DBA substrate decreased both PHE and DBA dissipation. PAH phytoremediation efficiency varied with the plant and AM fungi species. Although all four species of plants increased the disappearance of PHE, only alfalfa showed a positive effect on high molecular weight (HMW) PAHs. Glomus intraradices increased the plant biomass and phosphorus uptake of plants, and it also increased DBA dissipation in DBA or PHE+PYR+DBA spiked soil. Co-planted alfalfa and tall fescue colonized with Glomus mosseae obtained higher biomass and the concentration of the PAH-ring hydroxylating dioxygenase genes were significant higher, than with Glomus intraradices, but Glomus mosseae showed no or negative effect on DBA phytoremediation. The phosphorus concentration and water regime also influenced the AM fungus colonization and PAH dissipation. The highest AM colonization and a significant positive impact of mycorrhizal plants on the dissipation of DBA was detected in high-water and low-phosphorus treatment. Results indicated that complex interactions between plants, microorganisms and soil control the fate on PAHs. All the studied parameters significantly affected PAH dissipation in plant rhizosphere, and should be considered for controlling and improving phytoremediation efficiency

Afin de garantir une gestion durable du massif forestier des Landes de Gascogne (maintien de la fertilité et production élevée), des études sont nécessaires sur la biodisponibilité du phosphore (P) qui est un facteur limitant. Une évaluation fiable de la biodisponibilité du P passe par la quantification des processus d’acquisition par les plantes, à savoir l’interception racinaire, le transport dans la solution et la mobilisation à l’interface solide-solution d’ions phosphates. Dans ce contexte, l’objectif général de la thèse était de faire un bilan biogéochimique de la biodisponibilité du P dans les sols forestiers des Landes de Gascogne, c'est-à-dire une analyse quantitative et comparative des processus physico- chimiques (diffusion) et biologiques (minéralisation et reminéralisation) de réapprovisionnement de la solution en ions phosphates ainsi qu’une caractérisation du système de prélèvement (racines fines) du Pin maritime. Les résultats ont montré une déficience en P pour l’ensemble des sols étudiés. Ils ont également montré une importance variable, en fonction de la profondeur et du type de lande (humide à sèche), des différents processus biologiques et physico-chimiques dans le réapprovisionnement de la solution. Le rôle des micro-organismes, via la minéralisation du P organique du sol et en tant que source (reminéralisation) et puits (immobilisation) de P, est particulièrement important dans les sols peu réactifs vis-à-vis du P comme les litières ou certains sols minéraux de surface. L’étude du système de prélèvement (racines fines, ectomycorhizes) suggère que le prélèvement de P par le Pin maritime concerne aussi bien les horizons de surface que ceux du sous-sol. / In order to guarantee a sustainable management of the forest range the “Landes de Gascogne” (maintaining fertility and elevated productivity), the bioavailability of phosphorus (P), a growth limiting factor, needs to be studied. An accurate evaluation of P bioavailability implies the quantification of plant acquisition processes such as root interception, soil solution transport and the mobilisation of phosphate ions at the soil-soil solution interface. The main objective of the PhD study was to assess a biogeochemical balance of the P bioavailability in the forest soils of the “Landes de Gascogne”, i.e. to carry out an quantitative and comparative analysis of the physical-chemical (diffusion) and biological (mineralization and remineralization) processes of replenishing the soil solution with phosphate ions, as well as the characterisation of the tree uptake system (fine roots) of maritime pine. The results have shown that all of the soils studied are very deficient in P. They have further shown a varying importance of the different biological and physical-chemical processes in supplying P to the soil solution according to the site class (humid to dry moorlands). The role of the microorganisms, via the mineralization of organic P, as a source (remineralization) or a sink (immobilization) of P, is particularly important in the litter and top mineral layers featuring a very low reactivity versus P. The study of the uptake system (fine roots and ectomycorrhizae) suggests that uptake of P by maritime pine takes place both in top soil horizons and in deeper soil horizons.

Depuis une dizaine d'années, les procédés de granulation aérobie sont apparus comme une technologie prometteuse pour le traitement des effluents fortement chargés en azote, phosphore et carbone, tels que ceux issus de l'agro-industrie. La complexité microbienne de ces granules et les mécanismes qui leur donnent des propriétés exceptionnelles de décantation et de cohésion, constituent encore des axes de recherche importants. Dans cette thèse, le travail s'est axé sur un mécanisme encore non étudié : les processus de précipitation des phosphates au cœur des granules microbiennes. Différentes techniques d'analyses spectrales, parfois adaptés pour la première fois à ce type de systèmes, comme la spectroscopie Raman, ont permis de caractériser la nature de ces minéraux formés au cœur des granules. L'analyse menée sur des réacteurs de laboratoires a démontré la présence des phosphates de calcium sous forme d'hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)]. Cette précipitation est potentiellement induite par les variations locales de pH et de sursaturation provoqués par les réactions microbiennes à l'intérieur des granules. L'étude des phénomènes de biominéralisation à été étendu aux granules anaérobies issus des réacteurs de type UASB de l'industrie laitière. Un modèle physico-chimique sur les processus de précipitation sous forme matriciel sur AQUASIM®, couplé avec des bases de calcul de sursaturation (PHREEQC®), ont permis d'avancer des hypothèses sur les mécanismes influençant ces processus de biominéralisation, tels que la formation d'un précurseur amorphe de l'hydroxyapatite (ACP), ainsi que d'identifier les constantes de précipitation thermodynamiques (pKsp|20ºC=28.07±0.58) et cinétiques dans différentes conditions opératoires. Grâce au suivi d'un système biologique GSBR (Granular Sludge Sequenced Batch Reactor) pendant plus de 900 jours, la contribution de ce phénomène aux processus de déphosphatation a été estimé (46% dans les conditions testées). L'utilisation de ce processus pour immobiliser efficacement le phosphore et apporter des propriétés physiques stables aux granules a été également discutée. Une évaluation des performances et de la stabilité du réacteur à été mis en œuvre en alternant des cycles anoxies/aérobies ou anaérobies/aérobies vis-à-vis d'une future application industrielle. L'induction locale de la précipitation par les variations de pH et par le relargage des phosphates par les réactions microbiennes, nécessite une modélisation appropriée, qui a été également initiée dans cette thèse / Over the last decade, aerobic granulation processes have araised as a promising technology for treating wastewater effluents containing high nitrogen, phosphorus and carbon concentrations. The microbial complexity of granules and the mechanisms by which they acquire excellent settleability properties, still constitute important research goals to investigate. This thesis is focused on a mechanism that has been little addressed in literature, that is, phosphate precipitation in the core of aerobic granules. Different analytical techniques, sometimes adapted for the first time to this type of systems, like Raman spectroscopy, have let an exhaustive characterization of biominerals in the core of granules. Analyses performed on aerobic granules grown with synthetic fed in a lab-scale SBR (Sequential Batch Reactor), revealed a calcium phosphate core made of hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)]. This precipitation phenomenon is induced by local pH and supersaturation gradients issued of biological reactions inside granules. The study of the biomineralization phenomenon has been extended into anaerobic granules coming from UASB reactors at different cheese wastewater treatment plants. A physico-chemical model has been described in a form of matrix with AQUASIM® software, and coupled with a thermodynamic database (PHREEQC®), in an attempt to hypothesize the mechanisms that influence the biomineralization phenomena. It has been proposed the formation of an amorphous precursor (ACP) prior hydroxyapatite precipitation in the core of granules, suggesting the thermodynamic constant (pKsp|20ºC=28.07±0.58) and kinetic constants at different operating conditions. It has been also estimated the contribution of the biomineralization to the overall phosphorus removal process (up to 46% at the operating conditions tested), thanks to the development and study of a GSBR (Granular Sludge Batch Reactor) in labscale, for more than 900 days. The fate of the biomineralization process in granules, regarding the contribution to their stabilization and physical properties, has been also dealt in this thesis. The reactor stability and performances have been assessed by alternating anoxic/aerobic and anaerobic/aerobic cycles, in sights of a future industrial application. The induction of precipitation by local variation of pH and supersaturation issued of biological reactions has been here introduced, although it will need further investigation