Ce travail de thèse porte sur la synthèse de nanocristaux de phosphure d'indium (InP) et en particulier sur l'utilisation de précurseurs phosphorés tels que le phosphore blanc et les aminophosphines. Les nanocristaux d'InP sont des matériaux semi-conducteurs prometteurs dans le cadre d'applications biologiques et optoélectroniques grâce à leur faible toxicité et à leurs spectres d'absorption et de fluorescence dans le visible. En outre, le phosphore blanc, allotrope le plus réactif du phosphore, est un produit industriel fabriqué à très grande échelle. Il est en effet à l'origine de tous les produits phosphorés à bas degrés d'oxydation tels que les phosphines. Sa fonctionnalisation directe visant à former des espèces chimiques nouvelles ou valorisables est un domaine de recherche actif. Alors que les nanocristaux d'InP sont traditionnellement synthétisés en utilisant une silylphosphine comme précurseur phosphoré, une nouvelle méthodologie reposant sur l'utilisation d'aminophosphines a émergé. Les aminophosphines étant plus facilement accessibles et manipulables que les silylphosphines, il s'agit d'une avancée importante pour le développement des nanocristaux d'InP. C'est pourquoi nous avons étudié précisément le mécanisme de formation de ces nanocristaux, en nous appuyant notamment sur la RMN, la spectrométrie de masse et les calculs DFT. Cette compréhension fine du mécanisme a permis l'optimisation de la synthèse des nanocristaux d'InP.L'utilisation du phosphore blanc pour former des nanocristaux d'InP repose sur la formation de nanoparticules d'indium monodisperses puis sur l'incorporation du phosphore à l'intérieur des nanoparticules. En partant d'une méthodologie de synthèse de nanoparticules d'indium de la littérature, nous avons découvert le paramètre central de la synthèse : la présence d'une quantité bien précise d'eau dans le solvant. Les nanoparticules d'indium ainsi formées sont oxydées en surface et doivent être activées afin de réagir avec le phosphore blanc.Enfin, la fonctionnalisation moléculaire du phosphore blanc avec des borohydrures pour former des liaisons P-H et par voie radicalaire pour former des silylphosphines est présentée. / Ce travail de thèse porte sur la synthèse de nanocristaux de phosphure d'indium (InP) et en particulier sur l'utilisation de précurseurs phosphorés tels que le phosphore blanc et les aminophosphines. Les nanocristaux d'InP sont des matériaux semi-conducteurs prometteurs dans le cadre d'applications biologiques et optoélectroniques grâce à leur faible toxicité et à leurs spectres d'absorption et de fluorescence dans le visible. En outre, le phosphore blanc, allotrope le plus réactif du phosphore, est un produit industriel fabriqué à très grande échelle. Il est en effet à l'origine de tous les produits phosphorés à bas degrés d'oxydation tels que les phosphines. Sa fonctionnalisation directe visant à former des espèces chimiques nouvelles ou valorisables est un domaine de recherche actif. Alors que les nanocristaux d'InP sont traditionnellement synthétisés en utilisant une silylphosphine comme précurseur phosphoré, une nouvelle méthodologie reposant sur l'utilisation d'aminophosphines a émergé. Les aminophosphines étant plus facilement accessibles et manipulables que les silylphosphines, il s'agit d'une avancée importante pour le développement des nanocristaux d'InP. C'est pourquoi nous avons étudié précisément le mécanisme de formation de ces nanocristaux, en nous appuyant notamment sur la RMN, la spectrométrie de masse et les calculs DFT. Cette compréhension fine du mécanisme a permis l'optimisation de la synthèse des nanocristaux d'InP.L'utilisation du phosphore blanc pour former des nanocristaux d'InP repose sur la formation de nanoparticules d'indium monodisperses puis sur l'incorporation du phosphore à l'intérieur des nanoparticules. En partant d'une méthodologie de synthèse de nanoparticules d'indium de la littérature, nous avons découvert le paramètre central de la synthèse : la présence d'une quantité bien précise d'eau dans le solvant. Les nanoparticules d'indium ainsi formées sont oxydées en surface et doivent être activées afin de réagir avec le phosphore blanc.Enfin, la fonctionnalisation moléculaire du phosphore blanc avec des borohydrures pour former des liaisons P-H et par voie radicalaire pour former des silylphosphines est présentée.

Cette étude a pour principal objectif de mettre en évidence le rôle des bactéries solubilisatrices de phosphate (rhizobia) dans une meilleure gestion des systèmes de cultures associant la fève (légumineuse) et le blé (céréale) en monoculture et en cultures mixtes sous des conditions de déficience en P. Cent neuf souches de rhizobia ont été isolées à partir des nodules racinaires des plantes de V. faba dans la région de Marrakech. Les analyses phylogénétiques basées sur les gènes 16S rDNA, recA et nodD montrent que les souches étudiées sont proches phylogénétiquement de R. leguminosarum biovar viciae, de R. laguerreae et de Ensifer meliloti. Nous avons également décelé la présence du gène pqqC qui est impliqué dans la solubilisation du phosphate (pyrroloquinoline quinone synthase C) chez 15 souches de rhizobia. 22% de ces souches ont été identifiées comme étant capables de solubiliser le phosphate minéral. Ensuite, nous avons montré que l’inoculation avec certaines souches de rhizobia ayant la capacité de solubiliser le P in vitro améliore la croissance des plants de fève et de blé en serre (en monoculture et culture mixte). Nous avons aussi noté des réponses différentes à l’effet de l’inoculation selon les combinaisons symbiotiques étudiées fève-rhizobia. Nous avons également montré que les souches de rhizobia peuvent stimuler le transfert d'azote fixé de la fève au blé, ce qui pourrait contribuer de manière significative au processus de facilitation plante-plante dans les cultures en association dans des conditions de sols carencés en phosphore. En plus de ces avantages de l’association, cette pratique culturale n’est pas limitée à un effet trophique (amélioration de la nutrition azotée des plantes), mais pourrait résulter d'interactions microbiennes qui peuvent agir directement sur la croissance du blé (effet PGPR). Les résultats des expérimentations menées en serre et au champ montrent, en effet, que les cultures mixtes stimulent la croissance du blé ainsi que sa nutrition minérale (N et P).Ces résultats soulignent l'utilité de développer ce type de pratiques culturales associant les légumineuses et les céréales et d'utiliser les ressources microbiennes locales dans les agro-écosystèmes afin d’améliorer la production agricole, en réduisant l’utilisation des intrants chimiques coûteux et néfastes pour l'environnement. / The main purpose of this study is to evaluate the role of phosphate solubilizing rhizobial strains in promoting faba bean (legume) and wheat (cereal) growth in mono and mixed cultures under phosphorus deficiency conditions. 109 rhizobial strains have been isolated from nodules of V. faba plants in Marrakech region. Phylogenetic analysis based on 16S rDNA, recA and nodD genes showed that the studied strains are close to Rhizobium leguminosarum biovar viciae, R. laguerreae and Ensifer meliloti. We detected the presence of pqqC gene which is implicated on phosphate solubilization (Pyrroloquinoline-quinone synthase C) in 15 rhizobia strains. 22 % of isolated strains were found to be able to solubilize mineral phosphate. We have demonstrated that the inoculation with some of rhizobial strains with PSolubilization capacity in vitro, improved the growth of fava bean and wheat plants in greenhouse (both in mono and mixed cultures). We noticed different reactions to the inoculation's effect, depending on the symbiotic combinations faba bean-rhizobia studied. We also showed that rhizobial strains can stimulate the transfer of fixed nitrogen from the bean to the wheat, which could contribute significantly to the plant-plant facilitation process in associated cultures with phosphorus deficiency conditions. Besides this association advantages, this cultural practice is not limited to a trophic effect (improvement of the nitrogenous nutrition of plants), but could engender microbial interactions which can directly enhance the wheat growth (PGPR effect). The results of the experiments conducted in greenhouse and on field show that mixed cultures stimulate wheat growth and its mineral nutrition (N and P). These results underline the utility of developing this kind of cultural practices associating legumes and cereals, and to use the local microbial resources in the agro-ecosystems to improve the agricultural production by reducing the use of agricultural improvers among others expensive artificial fertilizers which represent a threat to the environment.

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L’aquaculture dans le monde est la production animale qui connaît la plus forte croissance ces vingt dernières années. Cependant, cette croissance est freinée par des considérations d’ordre environnementales parmi lesquelles la pollution associée au phosphore (P) occupe une place importante. L’excès de P dans les écosystèmes d’eau douce dû à l’excrétion des poissons, augmente la production primaire qui, non contrôlée, peut conduire à une eutrophisation, accélérant le processus de vieillissement des cours d’eau récepteurs. Ainsi, beaucoup d’efforts ont été déployés dans la recherche afin de réduire la pollution au P. Pour limiter les émissions de P résultant de l’alimentation des poissons, nous proposons d’incorporer des agents chélatants micro-encapsulés dans les aliments de la truite arc-en-ciel. Dans une première expérience, l’alun et le sulfate de fer ont été encapsulés dans une matrice lipidique hydrogénée par pulvérisation et refroidissement rapide « spray chilling ». Ces éléments actifs incorporés dans les aliments permettent une réduction de plus de la moitié du P inorganique remis en suspension par les fèces. L’incorporation de ces éléments actifs encapsulés n’a pas montré ni une baisse des performances de croissance avec ces aliments, ni une intoxication liée à la présence de ces métaux. Ces observations montrent la pertinence de l’utilisation de l’encapsulation comme approche visant à cibler l’endroit de libération d’un ion. Confronté à la nécessité de déterminer la composition proximale des poissons lors des expérimentations, la précision du DXA (dual-energy X-ray absorptiometry) comme outil de mesure a été testé. Les résultats montrent une bonne précision de cet appareil pour déterminer la composition en protéines, cendre, eau, P, et en calcium (Ca) chez les truites arc-en-ciel en pré-grossissement. Il a été ainsi possible de déterminer avec précision la rétention en P pour chaque type d’aliment et évaluer les rejets pour cet élément. Pour réduire les rejets en P dans les fermes salmonicoles, le teneur en P dans les aliments a été réduite considérablement. Cette approche peut induire des carences en P chez les truites arc-en-ciel en élevage. Ainsi, la capacité des truites arc-en-ciel carencées en P à absorber le P dans le milieu ambiant a été investiguée. Cette adaptation a été considérée comme inexistante du fait des niveaux faibles de cet élément dans le milieu naturel. En soumettant des truites arc-en-ciel carencées à des niveaux de P inorganique élevés dans l’eau, il a été mis en évidence une absorption significative corrélée à une surexpression de cotransporteurs de sodium-phosphates dans les branchies. Les résultats présentés dans cette thèse apportent à la fois des outils pratiques dans les efforts de réduction de la pollution au P dans les fermes aquicoles et des connaissances dans la compréhension pour l’intégration de l’ensemble des maillons entrant dans l’homéostasie de ce nutriment chez la truite arc-en-ciel. / Aquaculture is the world’s fastest growing animal production. This growth is limited by environmental concerns, among which P pollution is a major concern. Excess phosphorus (P) released into freshwater ecosystems from feeding fish increases primary production; left uncontrolled, this can lead to eutrophication, accelerating the aging process of the receiving streams. Significant research efforts have been undertaken to understand and reduce P pollution. To limit P emissions from feeding fish, we propose incorporating microencapsulated chelating agents into rainbow-trout feed. In the first experiment, alum and iron sulfate were encapsulated by spraying a molten hydrogenated lipid matrix followed by rapid cooling (spray chilling). The active elements incorporated in fish feed resulted in a reduction by more than 50% of the soluble P released from the feces. The incorporation of these encapsulated agents did not show either a decrease in the fish growth performance or a toxic effect related to the presence of these metals. These observations demonstrate the relevance of using encapsulation as an approach to target the release of a compound of interest. In order to have a precise and simplified tool to determine the whole-body proximal content of fish under study, the accuracy of dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) was evaluated. The results revealed that DXA provided accurate estimates for protein, ash, moisture, P, and Ca content of juvenile rainbow trout carcasses. Furthermore, using the established models, it was possible to accurately determine the P and Ca retention for each diet used in the trout growth study. Reducing P-dietary is the main approach used to reduce phosphorus pollution in fish farm sector. This stategy can lead to P-deficiency in fish. The ability of fish to absorb P from the environment is considered non-existent due to the low level of this element in freshwater systems. Our study showed that rearing P-deficient trout in water having a relatively high Pi concentration, revealed that P-deficient fish develop the ability to absorb P from the water. This regulation was highly correlated with overexpression of sodium phosphate cotransporters in gills of P-deficient trout, suggesting that fish can actively absorb Pi from their environment. The results presented in this thesis provide both practical tools in the efforts to reduce P pollution in fish farms and knowledge in understanding for the best integration of all the links involved in the P homeostasis in rainbow trout.

Cette expérience a pour objectif d’identifier une stratégie nutritionnelle de réduction de la charge en phosphore des effluents aquacoles afin de permettre aux pisciculteurs de respecter l’objectif émis par la Stratégie de développement durable de l’aquaculture en eau douce au Québec (STRADDAQ) de 4,2 kg de phosphore dissous à l’effluent par tonne de poisson produit. Ces travaux ont permis d’optimiser la formulation d’un régime à teneur réduite en phosphore qui soit pratique et peu coûteuse. De plus, les deux régimes identifiés par cette expérience, les régimes 3 (0,30 % phosphore disponible) et 5 (0,29 % phosphore disponible), ont permis l’élevage des truites arc-en-ciel sans affecter leur performance de croissance ou leur état de santé. En fait, les poissons soumis aux régimes 3 et 5 ont obtenu des meilleures, mais non significatives, conversions alimentaires (respectivement 1.35 et 1,32) que le régime témoin commercial utilisé dans le cadre de cette expérience (1,40). En plus, ces régimes ont permis de réduire significativement la teneur en phosphore des effluents obtenus lors de cette expérience. Les poissons soumis au régime 3 ont rejeté au total (soluble et solide) 3,98 g de phosphore par kg de poisson et les poissons soumis au régime 5 ont rejeté au total 4,93 g de phosphore par kg de poisson comparativement aux poissons soumis au régime commercial utilisé qui ont rejeté 11.07 g de phosphore par kg de poisson. Ceci représente une réduction des rejets en phosphore dans l’environnement de l’ordre de 60 %. Cette réduction des rejets en phosphore permet au régime 3 de répondre à l’objectif proposé par la STRADDAQ et au régime 5 de s’y rapprocher. / This experiment aims at identifying a nutritional strategy to reduce phosphorus loading of aquaculture effluent to allow fish farmers to meet the target issue by the Stratégie de développement durable de l’aquaculture en eau douce au Québec (STRADDAQ) 4.2 kg of phosphorus per ton of fish produced. This work optimizes the formulation of a phosphorus-reduced diet that is practical and inexpensive. In addition, the two diets identified by this experiment, diet 3 (0.30 % available phosphorus) and 5 (0.29 % available phosphorus) has permitted raising rainbow trout without affecting their growth performance or their health. In fact, fish fed with diets 3 and 5 have resulted in lowest conversion (1.35 and 1.32 respectively) versus the control diet used in this experiment (1.40). In addition, feeding these diets significantly reduced the phosphorus concentration of the effluents obtained in this experiment. Fish subject to diet 3 released a total (soluble and solid) 3.98 g of phosphorus per kg of fish and fish subject to diet 5 released a total of 4.93 g of phosphorus per kg of fish. Rainbow trout subjected to commercial diet released 11.7 g of phosphorus per kg of fish. This represents a reduction in phosphorus discharges into the environment of around 60%. This reduction in phosphorus discharges allows diet 3 to meet the objective proposed by the STRADDAQ and diet 5 to be closer to it.

L'enrichissement des sols en phosphore et sa dissipation dans les eaux de surface suscitent des interrogations sur les causes, les risques et les modes de régie de cet élément. Le but de notre étude est d'améliorer les connaissances sur les deux catégories d'indicateurs i) de pouvoir fixateur et ii) de saturation en P des sols. Pour ce faire, nous avons entrepris une étude sur 25 sols minéraux acides représentatifs du Québec et ayant subit chacun deux types d'équilibre: à court et à long terme avec 5 doses croissantes de phosphore allant de 0 à 120 mg P kg(-1 suscrit). Les résultats révèlent une corrélation hautement significative entre le taux d'adsorption et le taux de sorption de P. Ces taux de rétention, nous ont permis d'établir les trois systèmes de classification suivants: -six classes de (Al+Fe )ox (ox souscrit) -G Sept classes de DSP ox (ox souscrit) -Sept classes de (PI Al)M-III (M-III souscrit)

L’objectif de ce travail est d’améliorer la productivité du maïs fourrager (Zea mays L.) dans les sols calcaires tunisiens. En effet dans ces conditions édaphiques la plante se heurte à des problèmes d’ordre nutritionnel limitant l’absorption des 3 éléments essentiels. C’est pourquoi nous voulons mettre au point une nouvelle technologie capable de contourner ces contraintes. En effet la fertilisation par voie foliaire associé à un désherbage de pré émergence serait l’approche la plus logique, capable d’apporter les éléments en fonction des besoins de la plante et de constituer par conséquent une alternative à des apports traditionnels au sol qui présentent un faible coefficient d’efficacité. Pour cela nous voulons : - étudier l’effet de la dose, de la dilution de l’engrais et de son association à un herbicide de post émergence sur la biomasse et l’absorption des éléments nutritifs de la plante et comparer ces effets à ceux d’une application traditionnelle au sol. - Déterminer l’équilibre NPK permettant d’obtenir une croissance optimale de la plante et ceci par le biais d’une expérimentation de type factoriel. - Enfin transposer ce mode de fertilisation en conditions réelles au champ, en intégrant également un désherbage de post émergence. Enfin rechercher et doser, les deux molécules présentes dans l’herbicide, dans deux substrats (le sol et la plante) et étudier leur rétention à court terme : caractérisation des mécanismes d’adsorption et de désorption des deux molécules dans les deux types de sol utilisés. Les résultats obtenus en conditions contrôlées ont mis en évidence le fait que la biomasse de la plante ainsi que la quantité d’éléments exportés par celle-ci sont gouvernées par un effet variétal et un effet dose. De plus certaines associations herbicide-engrais favorisent mieux que d’autres la croissance de la plante ainsi que l’absorption des éléments appliqués. Les résultats de l’expérience de type factoriel ont montré qu’à doses égales, l’effet positif d’un apport foliaire est supérieur à celui de l’engrais apporté au sol. Ces effets positifs sont observés sur les différents paramètres étudiés (biomasse, absorption d’éléments, nutritifs, quantités exportés et coefficients apparents d’utilisation des 3 éléments appliqués). L’utilisation du logiciel SPSS montre que la relation de la biomasse (poids sec) et la quantité d’éléments apportée est de type polynomial. L’équation ainsi obtenue nous a permis de calculer la production de matière sèche et de représenter les différentes surfaces de réponse. Les résultats obtenus en conditions réelles, au champ ont montré également que l’engrais apporté sur le feuillage est le mode de fertilisation le plus efficient. Ces résultats ont montré également que pour tous les traitements, la quantité d’azote exporté par la plante, suit une courbe unimodale avec un maximum situé au prélèvement III, effectué 34 jours après le semis. Par contre les quantités de P et les quantités de K exportés augmentent de façon continue, depuis le prélèvement I (26 jours après le semis) jusqu’à la récolte finale (97 jours après le semis). C’est (l’épi +tige) qui exporte la plus grande quantité (pratiquement le double). Un effet pompe dû au traitement foliaire a été également observé. Cet effet stimule l’absorption des éléments nutritifs par les racines et permet une meilleure valorisation des réserves du sol. En plus le désherbage de post émergence associé à l’engrais a montré une plus grande efficacité à l’égard de la flore adventice présente, en comparaison à l’application de l’herbicide seul ou associé à l’engrais appliqué au sol. Le dosage des deux molécules herbicides en HPLC a montré que les teneurs des 2 molécules dans la plante et dans le sol sont inférieures à la limite de détermination. (les limites de détection et de détermination ont été estimées respectivement à de valeurs de 0,02 et de 0,05 mg/kg de sol). Les coefficients de corrélation des droites d’étalonnage obtenues, sont supérieurs à 0,99 et le pourcentage de recouvrement se situe entre 84 et 104% (intervalle de confiance est de plus ou moins 18%). Les isothermes d’adsorption obtenues dans le cas du 2,4-D sont respectivement de type L avec Kf = 0,9 et n inférieur (sol A) et de type C, avec Kf = 0,8 et n voisin de 1 (sol B). Ces résultas montrent qu’en présence d’un pH (alcalin), la molécule entant qu’acide faible est dissociée. Cette forme est peu retenue par les colloïdes du sol ce qui favorise son transfert ainsi que sa dégradation. La normalisation, du coefficient de distribution Kd, à la teneur en matière organique et à la teneur en carbone organique montre que pour des horizons de 0-30, 30 – 60 et 60 -120 cm, les valeurs de KOM et KOC dans le sol A, restent pratiquement identiques dans les 3 horizons. Par contre dans le sol B ces coefficients sont plus faibles dans l’horizon supérieur (0-30 cm). Par contre les isothermes d’adsorption de la carfentrazone ont mis en évidence l’absence de celle-ci et par conséquent la conversion de molécule en ses métabolites.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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