Dans ce travail de thèse, les radicaux hydroxyles et sulfates, générés par les procédés électro-Fenton et électro-persulfate utilisant une anode en fer, respectivement, ont été utilisés pour la dégradation des édulcorants synthétiques et un colorant azoïque. Les études réalisées sont essentiellement concentrées sur : efficacité de dégradation, mécanismes d'oxydation, schémas de minéralisation et évolution de la toxicité lors de traitement des polluants cibles.1. Le procédé électro-Fenton a montré une grande efficacité dans la dégradation oxydative de l'Aspartame (ASP). La dégradation et la minéralisation sont essentiellement affectées par la concentration du catalyseur (Fe2+) et l'intensité du courant. La constante de vitesse absolue de la réaction d'hydroxylation de l'ASP a été déterminée comme (5,23±0,02) x 109 M-1 s-1. Les acides oxalique, oxamique et maléique ont été identifiés comme sous-produits aliphatiques. La toxicité de la solution (méthode Microtox) augment dans un premier temps et ensuite diminue progressivement lors du traitement.(2) L'édulcorant artificiel Saccarine (SAC) a été efficacement dégradée par procédé électro-Fenton avec anodes DSA, Pt et BDD. Cependant, l'utilisation de l'anode BDD a accéléré significativement la minéralisation de la SAC. Les conditions optimales pour la minéralisation efficace de la SAC étaient: [SAC]: 0,2 mM, [Fe2+] (catalyseur): 0,2 mM, [Na2SO4] (électrolyte): 0,05 M, I (courant): 200 mA et pH: 3. Les acides oxalique, formique et maléique ont été identifiés comme sous-produits aliphatiques. La mesure de la toxicité indique une augmentation en début d'électrolyse (formation des intermédiaires toxiques) et puis une diminution progressive le long du traitement.(3) L'édulcorant artificiel Sucralose (SUC) a été complètement minéralisée en 360 min de traitement par procédé électro-Fenton avec l'anode Pt ou BDD. Le taux de minéralisation est affecté par la concentration de Fe2+ et le courant appliqué. L'efficacité du courant de minéralisation diminue avec l'augmentation du courant de 100 à 500 mA avec les deux anodes. Les acides oxalique, pyruvique, formique et glycolique ont été détectés au cours du processus de minéralisation.(4) Les solutions du colorant azoïque Orange II ont été effectivement décolorées par les radicaux sulfates générés par l'activation électrochimique du peroxydisulfate (PDS) utilisant un catalyseur solide, FeOOH (procédé CE/α-FeOOH/PDS). Le pH initial a peu d'effet sur la décoloration. La méthodologie RSM (Response Surface Methodology) basée sur le modèle Box-Behnken a été appliquée pour analyser les variables expérimentales. Les résultats indiquent que le courant a un effet positif sur la vitesse de décoloration. L'interaction du dosage de l'α-FeOOH et la concentration de PDS ont des effets significatifs. Les résultats d'analyse de variance (ANOVA) ont confirmé que les modèles proposés étaient exactes et fiables pour l'analyse des variables du procédé CE/α-FeOOH/PDS. Le catalyseur solide α-FeOOH a montré une bonne stabilité structurelle et pourrait être réutilisé.(5) Les solutions d'Orange II ont été dégradés par les radicaux sulfates obtenus par le même procédé mais avec catalyseur Fe3O4 : EC/Fe3O4/PDS. La vitesse de décoloration est affecté principalement par : pH initial de la solution, densité du courant, concentration de PDS et dosage de Fe3O4. La solution a été totalement décolorée en 60 min dans les conditions suivantes: [Orange II]0: 25 mg/L, [PDS]: 10 mM, [Fe3O4]: 0,8 g/L, densité du courant (j): 8,4 mA/cm2 et pH initial: 6,0. Les expériences de recyclage ont montré que les particules de Fe3O4 étaient stables et pourraient être réutilisées. Les spectres XPS ont montré la formation de Fe(II) sur la surface des particules de Fe3O4 lors de traitement. Les principaux intermédiaires ont été séparés et identifiés par la technique GC-MS et un schéma plausible de dégradation d'Orange II a été proposé / In this paper, electro-Fenton and sulfate radical-based electro-Fenton-like processes were used to degrade artificial sweeteners and azo dye. The results obtained during the research concern the removal efficiency, the oxidation mechanism, degradation pathway and toxicity evolution of target pollutants.(1) Electro-Fenton process was a effective method for the degradation of ASP in water. The removal and mineralization rate was affected by the Fe2+ concentration and applied current. The absolute rate constant of hydroxylation reaction of ASP was (5.23 ± 0.02) × 109 M–1 S–1. Short-chain aliphatic acids such as oxalic, oxamic and maleic acid were identified as aliphatic intermediates in the electro-Fenton process. The bacteria luminescence inhibition showed the toxicity of ASP solution decreased after it reached a maximum during the first period of the oxidation reaction.(2) Artificial sweetener SAC could be degraded effectively by electro-Fenton process with a DSA, Pt or BDD anode. However, the using of BDD anode could accelerate the mineralization of SAC. The optimal conditions for SAC removal were SAC concentration 0.2 mM, Fe2+ concentration 0.2 mM, Na2SO4 concentration 50 mM, applied current 200 mA and initial pH 3.0. Oxalic, formic, and maleic acid were observed as aliphatic byproducts of SAC during electro-Fenton process. The bacteria luminescence inhibition showed the toxicity of SAC solution increased at the beginning of electrolysis, and then it declined until the end of the reaction.(3) Artificial sweetener Sucralose could be completely mineralized in a 360 min reaction by electro-Fenton process with a Pt or BDD anode. The mineralization rate was affected by the Fe2+ concentration and applied current. The mineralization current efficiency (MCE) decreased with rising applied current from 100 to 500 mA with both Pt and BDD anode. Oxalic, pyruvic, formic and glycolic acids were detected during the oxidation of sucralose.(4) Orange II was effectively decolorized by EC/α-FeOOH/PDS process. The initial pH of Orange II solution had little effect on the decolorization of Orange II. RSM based on Box-Behnken statistical experiment design was applied to analyze the experimental variables. The response surface methodology models were derived based on the results of the pseudo-first-order decolorization rate constant and the response surface plots were developed accordingly. The results indicated the applied current showed a positive effect on the decolorization rate constant of Orange II. The interaction of α-FeOOH dosage and PDS concentration was significant. The ANOVA results confirmed that the proposed models were accurate and reiable for the analysis of the varibles of EC/α-FeOOH/PDS process. The catalystα-FeOOH showed good structural stability and could be reused.(5) Aqueous solutions of Orange II have been degraded effectively in the EC/Fe3O4/PDS process. The decolorization rate was affected by the initial pH of Orange II solution, current density, PDS concentration and Fe3O4 dosage. Orange II can be totally decolorizated in a 60 min reaction when initial Orange II concentration was 25 mg/L, PDS concentration was 10 mM, Fe3O4 dosage was 0.8 g/L, current density was 8.4 mA/cm2 and initial pH was 6.0. Recycle experiments showed Fe3O4 particles were stable and can be reused. XPS spectrum indicated Fe(II) was generated on the surface of Fe3O4 particles after reaction. The main intermediates were separated and identified by GC-MS technique and a plausible degradation pathway of Orange II was proposed

Le premier chapitre de ce manuscrit est dédié aux traitements primaires et biologiques conventionnels. Les abattements de nombreux polluants prioritaires et émergents ont été déterminés pour la décantation, la décantation physico-chimique lamellaire, les boues activées faible charge et la biofiltration. Les composés hydrophobes et les métaux, les composés organiques volatils et les molécules biodégradables sont plutôt bien éliminés par ces filières. La normalisation des abattements à celui de l'azote a permis de démontrer que la filière décantation physico-chimique lamellaire + biofiltration a une efficacité comparable à la filière décantation + boues activées, bien que plus compacte et opérant avec un temps de séjour hydraulique plus faible. En complément, l'analyse dans trois effluents de STEP du SIAAP de 55 résidus pharmaceutiques et hormones (PPHs), et de 6 autres polluants émergents, a permis de caractériser finement la contamination de ces rejets par ces composés, et de montrer la forte fréquence de détection à des concentrations supérieures à 100 ng/L de 14 composés. Dans le second chapitre, les campagnes menées ont permis de fournir des données sur cinq types de boues, dont les boues brutes, centrifugées, digérées, séchées et les cakes de boues, et sur quatre procédés de traitement des boues communément utilisés en France (centrifugation, digestion anaérobie, séchage thermique et cuisson + filtration presse). De nombreux composés ont été détectés dans ces boues et ce à des niveaux de concentrations variant du µg/kg MS (matière sèche) au g/kg MS. Certains polluants, comme les LAS, métaux ou PCBs, ne sont pas du tout éliminés au cours des traitements des boues, entrainant une augmentation de leur teneur, alors que d'autres, tels que les alkylphénols ou les PPHs, sont abattus partiellement par digestion et séchage thermique. La digestion anaérobie est le procédé qui permet la meilleure élimination de ces composés. La présence de plusieurs composés dans les centrats et condensats indique qu'un transfert a lieu et que la biodégradation et la volatilisation ne sont pas les seuls mécanismes d'élimination. Le dernier chapitre décrit les performances d'un pilote de traitement tertiaire, fonctionnant avec du charbon actif en poudre (CAP) ou en micro-grain (CAµG), à l'échelle industrielle, au cours de 32 campagnes de mesure. Les résultats ont montré que la plupart des PPHs, alkylphénols, édulcorants, pesticides et parabènes pouvaient être abattus efficacement (> 80%) par du charbon actif en lit fluidisé, à des doses limitées de charbon (10-20 g/m3). La dose de charbon influence fortement les performances, que ce soit avec du CAP ou du CAµG. Le CAµG permet d'obtenir des abattements en PPHs comparables au CAP à une même dose (10 ou 20 gCAµG/m3), même si certains composés sont légèrement mieux abattus (5-15%) avec le CAP, probablement par l'action du FeCl3. Cependant, le CAµG a plusieurs avantages opérationnels par rapport au CAP. En particulier, le CAµG est réactivable, facile à utiliser, il fonctionne à des temps de séjour élevés favorisant le développement d'une activité biologique et sans ajout de coagulant/flocculant pour maintenir le lit de charbon. Par ailleurs, ce type de procédé permet l'affinage du traitement des paramètres globaux de qualité des eaux, notamment le CAµG qui retient les MES et élimine totalement les nitrites. La corrélation entre performances du procédé et abattement de l'absorbance UV à 254 nm a été établie, indiquant que ce paramètre pourrait être utilisé comme indicateur de performance. La mise en place d'expériences complémentaires en laboratoire a permis de mieux appréhender le processus de sorption sur le CAP. Le lien étroit entre surface spécifique, densité apparente du CAP et abattement des PPHs a été démontré, ainsi que l'importance de la dose de CAP et du temps de contact. L'impact positif du FeCl3, et l'influence négative de la quantité et de la qualité de la matière organique ont été observés / The first chapter is dedicated to the conventional primary and biological treatments. Hence, removals of a wide range of priority and emerging micropollutants were assessed for primary settling, physico-chemical lamellar settling, low load activated sludge process and biofiltration. Hydrophobic compounds and metals, as well as volatile organic compounds and biodegradable pollutants are rather well eliminated by these treatments. Moreover, considering removals normalized with nitrogen removals, the physico-chemical lamellar settling + biofiltration wastewater treatment plant (WWTP) is as efficient as the primary settling + low load activated sludge WWTP, despite its lower hydraulic retention time and its higher compactness. As a complement, the analysis in 3 WWTP effluents from SIAAP of 55 pharmaceuticals and hormones (PPHs) and 6 other emerging pollutants allowed characterizing the contamination of these discharges, and highlighting the high occurrence of 14 compounds at concentrations above 100 ng/L. In the second chapter, the contamination by micropollutants of different types of Parisian sewage sludges was assessed, as well as their fate during sludge treatments. Various compounds, such as alkylphenols, linear alkylbenzene sulfonates (LAS), metals, organotins, phthalates, polybromodiphenylethers (PBDEs), perfluorinated acids (PFAs), polychlorobiphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and PPHs, were quantified in raw, centrifuged, digested, thermally dried sludges and sludge cakes (cooking + press-filtering). Some of them (LAS, metals, PCBs) are not eliminated or less than dry matter by sludge treatments resulting in a content increase, while others (alkylphenols, organotins, PBDEs, PPHs, PFAs) are more removed than dry matter by anaerobic digestion and thermal drying. Overall, anaerobic digestion is the most efficient sludge process. Finally, the detection of several pollutants in the centrifuged and condensed waters from centrifugation and thermal drying indicates that a transfer is occurring and that biodegradation and volatilization are not the only mechanism to be involved in micropollutant removal from sludge. The last chapter aimed at investigating the performance of a large scale pilot operating with powdered (PAC) or micro-grain activated carbon (µGAC), during 32 campaigns. Results showed that most of PPHs, alkylphenols, artificial sweeteners, parabens and pesticides are efficiently removed (> 80%) by activated carbon in fluidized bed at moderate doses (10-20 g/m3). Furthermore, the activated carbon dose has a great influence on performances, whether with PAC or µGAC. Then, µGAC has several operational advantages (reactivability, ease of operation, high solid retention time, no need for coagulant/flocculant addition to handle the fluidized bed) over the PAC together with similar performances at a similar fresh µGAC dose (20 gµGAC/m3 ≈ 20 gPAC/m3). In addition this type of process allows an improvement of the conventional wastewater quality parameters, especially µGAC which retains total suspended solids and eliminates totally nitrites. Finally, a correlation between micropollutant and UV-254 removals has been confirmed, suggesting that this parameter could be used as a performances indicator. The complementary laboratory scale experiments performed within this chapter allowed understanding better the PAC adsorption mechanism in wastewater. The correlation between the specific surface, the bulk density of the PAC and PPHs removal has been displayed, as well as the importance of the fresh PAC dose and the contact time. Moreover, the positive effect of FeCl3 and negative influence of the quantity and quality of organic matter on micropollutant adsorption have been observed

L'huître creuse du Pacifique constitue une part importante de la production aquacole mondiale, avec 555 913 tonnes produites en 2013. La France est le quatrième producteur mondial d'huîtres et Crassostrea gigas est la principale espèce cultivée dans le bassin d'Arcachon. Cependant, ces dernières années, des problèmes de recrutement et de captage des naissains de certaines cohortes d’huîtres sont survenus. L'augmentation de la fréquence de ces événements peut être révélatrice de changements dans la qualité du milieu. Dans ce contexte de crise, ces travaux se sont intéressés à l’impact de deux polluants, le cuivre et le S-métolachlore, majoritairement retrouvés dans les eaux du Bassin d’Arcachon sur le développement embryo-larvaire des larves D de l’huître creuse (24h post -fécondation). Dans un contexte de changement climatique, une approche multifactorielle a été adoptée afin d’étudier les effets combinés des polluants et de l’accroissement des températures ou des changements de salinité susceptibles d’altérer le développement et la survie des embryons et des larves en période estivale. Dans un premier temps, les effets embryo-toxiques d’une pollution par le cuivre ou le S-métolachlore couplés ou non à la salinité ou à différentes températures ont été étudiés sur des huîtres en provenance d’une écloserie. Pour cela le test embryo-larvaire a été utilisé, et ses limites d’application précisées. Dans un deuxième temps, les effets des polluants couplés ou non à des températures et salinités environnementales ont été analysés sur les embryons provenant d’huîtres sauvages ou cultivées prélevées directement dans le milieu en différents sites du Bassin d’Arcachon. Le pourcentage de malformations ainsi que l’expression différentielle de gènes cibles ont été déterminés chez les larves tandis que la bioaccumulation du cuivre et du S-métolachlore et le pourcentage d’occupation gonadique ont été analysés chez les géniteurs. Ces résultats ont ensuite été comparés afin de déterminer la capacité des huîtres d’écloserie à représenter un modèle alternatif aux huîtres autochtones. Dans l’objectif d’étudier les impacts liés au changement climatique, des conditions un peu plus extrêmes ont été testées, à savoir des températures supérieures de 26 °C, des salinités inférieures de 24 u.s.i et des concentrations en polluants supérieures aux conditions actuelles du bassin. La mise au point d’un logiciel d’analyse du comportement natatoire des larves D a également été réalisée. Nos résultats indiquent une bioaccumulation plus grande du Cu et S-métolachlore dans les huîtres cultivées par rapport aux huîtres sauvages. Par ailleurs cette étude indique clairement que les larves issues des huîtres autochtones (sauvages et cultivées) sont sensibles à des concentrations environnementales en cuivre et en S-métolachlore. Cependant, il a été montré que les gènes impliqués dans divers mécanismes de défense sont surexprimés, avec une plus grande capacité de défense des larves issues des huîtres sous l’influence des tributaires mais également des huîtres sauvages par rapport aux cultivées. En présence de concentrations environnementales de Cu comme de S-métolachlore, une augmentation des trajectoires erratiques circulaires a été constatée. De plus, les larves, bien que capables de se développer normalement dans une gamme de températures allant de 22 °C à 26 °C, sont sensibles à l’action combinées des hautes/basses températures et des polluants. De la même manière, elles sont sensibles aux effets combinés de la dessalure et de l’exposition aux polluants. Les huîtres d’écloserie se sont révélées être une bonne alternative à l’utilisation des huîtres autochtones. Finalement, au vu des prédictions concernant l’évolution du climat, nos résultats indiquent qu’il faut s’attendre à un accroissement des malformations larvaires et donc à une diminution du recrutement des naissains dans les années futures dans le Bassin d’Arcachon. / The Pacific oyster represents an important part of the aquaculture production, with 555 913 tons produced in 2013. France is the fourth world producer of oysters and Crassostrea gigas is the principal cultivated species in the Arcachon bay. However, in recent years, problems of recruitment, capture and mortality of juvenile or adult oysters occurred. The increased frequency of these events can be indicative of changes in the global quality of the Arcachon bay. In this context of crisis, this work has been focused on the impact of two pollutants, copper and S-metolachlor, mostly found in the waters of the Arcachon bay, on D-larvae embryo-larval development of the Pacific oyster (24h post -fecundation). In a context of global climate change, a multifactorial approach was adopted to study the combined effects of pollutants and increase temperature or salinity changes that could affect the development and survival of embryos and larvae during reproduction season. First, the embryo-toxic effects of copper or S-metolachlor coupled to salinity or different temperatures were studied with oysters from hatchery. For this, the embryo-larval test was used, and its application limits specified. Secondly, the effects of pollutants combined or not to environmental temperature and salinity were analyzed on embryos from wild or cultivated oysters harvested directly on different sites of the Arcachon bay. The percentage of abnormalities and the differential expression levels of target genes were determined in larvae while the Cu and S-metolachlor bioaccumulation and the percentage of gonadal occupation were measured in genitors. These results were then compared to determine the ability of oyster from hatchery to represent an interesting alternative model to indigenous oysters. With the objective to study the impacts of climate change, somewhat more extreme conditions were tested, namely temperatures of 26 ° C, lower salinity of 24 u.s.i and higher concentrations of pollutants compared to current conditions in the lagoon. A software able to analyze swimming behavior of D-larvae was also developed. Our results indicate higher bioaccumulation of Cu and S-metolachlor in cultivated oysters compared to wild oysters. Furthermore this study clearly indicates that larvae from indigenous oysters (wild and cultivated) are sensitive to environmental concentrations of copper and S-metolachlor. However, it has been demonstrated that genes involved in various defense mechanisms are overexpressed with higher larval defense capacity of oysters under the influence of the tributaries but also wild oysters in comparison to cultivated oysters. In the presence of environmental concentrations of Cu or S-metolachlor, an increased erratic circular trajectory was found. In addition, larvae, although able to grow normally in a temperature range of 22 ° C to 26 ° C, are sensitive to the action of the combined high / low temperatures and pollutants. Similarly, they are sensitive to the combined effect of low salinity and exposure to pollutants. Oyster’s hatchery have proved to be a good alternative to the use of indigenous oysters. Finally, given the predictions of climate change, our results indicate that one can expect an increase in larval abnormalities and thus a decrease in the recruitment of spat in future years in the Arcachon bay.

Les méthodes d’évaluation environnementale sont de plus en plus utilisées pour mieux apprécier les impacts environnementaux générés par les activités humaines (produits, services, systèmes). L’analyse de cycle de vie (ACV) est sans doute la méthode d’évaluation la plus répandue. Elle est aussi souvent considérée comme la plus avancée, bien qu’elle comporte de sérieuses limites (elle n’intègre pas de réels indicateurs économiques ou sociaux, par exemple). Dans cette thèse de doctorat, j’examine plus particulièrement la problématique de l’intégration du temps dans les modèles d’inventaire et les calculs d’impact tout au long du cycle de vie. J’y présente une évolution de la méthodologie d’ACV traditionnelle pour le cas du réchauffement climatique, qui incorpore des aspects dynamiques et cumulatifs exprimés directement en équivalent-CO2. Cette perspective orientée vers une meilleure prise en compte dans les pratiques de reporting et/ou les politiques publiques est ensuite déclinée sur trois cas d’application de complexité croissante pour l’analyse. L’hypothèse centrale de ce travail est que le passage d’une ACV traditionnelle à une ACV dite « dynamique » permettrait d’obtenir des résultats d’évaluation d’impacts plus proches de la réalité des phénomènes environnementaux / Environmental impact assessment methods are now widely used in order to measure environmental impacts associated with human activities (for products, services, and systems). Life-cycle assessment (LCA) is without doubt the foremost assessment method. LCA is also often thought of as the more advanced one, despite serious limitations (e.g. LCA does not include properly economical or social dimensions). In this PhD report, I explore more specifically the issue of integrating time in both inventory models and impact assessments along the life-cycle. In the case of climate change, I offer an evolution of traditional LCA towards a framework that includes dynamic and cumulative aspects as expressed directly in CO2-equivalent. This approach, which is oriented towards reporting practices and/or public policies, is afterwards applied to three different case studies of growing complexity. The central hypothesis of this work is that switching from traditional to so-called “dynamic” LCA would allow for better results with regards to one reality of environmental processes

Les gènes du métabolisme des xénobiotiques (MX) impliqués dans l’activation et l’élimination des cancérogènes environnementaux pourraient moduler le risque de cancer du sein, mais leurs effets dans ce cancer ont été peu étudiés et sont mal connus. Les objectifs de la thèse étaient d’étudier le rôle des gènes MX dans le cancer du sein d’une part, et dans les niveaux biologiques de cancérogènes mammaires suspectés, d’autre part. Les analyses ont porté sur les données d’une étude cas-témoins en population sur les cancers du sein (étude CECILE). L’association avec le cancer du sein a été étudiée (1) avec les variants du gène NAT2 qui déterminent le type d’acétyleur lent ou rapide de chaque individu ; (2) les polymorphismes des gènes MX étudiés conjointement au niveau de chacun des gènes et au niveau de l’ensemble du pathway à l’aide d’une méthode exploratoire de type « gene-set ». Dans chacune de ces approches, les interactions avec la consommation de tabac ont été étudiées. Dans une dernière partie, nous avons cherché à identifier les polymorphismes des gènes MX prédictifs des concentrations sanguines de polluants organochlorés persistants (p,p’-DDE et PCB153) chez les témoins de l’étude CECILE. Le risque de cancer du sein était augmenté chez les femmes ayant un profil génétique NAT2 d’acétyleuses rapides par rapport aux femmes ayant un profil d’acétyleuses lentes. Parmi les acétyleuses lentes, les femmes fumeuses avaient un risque de cancer du sein augmenté par rapport aux non fumeuses indiquant l’existence d’une interaction tabac-NAT2. L’approche « gene-set » montrait que les polymorphismes au niveau de plusieurs gènes MX et au niveau de l’ensemble du pathway étaient associés collectivement au cancer du sein. L’association entre le cancer du sein et l’ensemble des polymorphismes du pathway XM était observée chez les fumeuses, indiquant le rôle de la consommation de tabac dans cette association. Enfin, nous avons montré l’effet du gène CYP2B6 en tant que déterminant des niveaux sanguins de p,p’-DDE et PCB153. Nos résultats mettent en évidence un rôle des gènes XM dans le cancer du sein qui peut être expliqué par leur fonction dans le métabolisme et l’élimination des cancérogènes environnementaux. / The xenobiotic metabolism (XM) genes involved in the activation and elimination of environmental carcinogens may modulate breast cancer risk, but their effects in breast cancer have been little studied and are poorly understood. The objectives of the PhD were to study the role of XM genes in breast cancer on the one hand, and in the biological levels of suspected breast carcinogens on the other. The analyses were based on a population-based case-control study on breast cancer (CECILE study). We investigated the association of breast cancer (1) with NAT2 gene variants that determine the type of slow or rapid acetylator in each individual; (2) with polymorphisms of XM genes that were studied jointly at the gene and at the XM pathway level using a gene set method. In each of these approaches, interactions with tobacco consumption were studied. In a final section, we sought to identify polymorphisms of XM genes that predict blood concentrations of persistent organochlorine pollutants (p,p'-DDE and PCB153) among the controls of the CECILE study.The risk of breast cancer was increased in women with a NAT2 genetic profile of rapid acetylators compared to women with a profile of slow acetylators. Among slow acetylators, current smokers had an increased risk of breast cancer compared to non-smokers, indicating an interaction between tobacco smoking and NAT2 genotype. The gene set approach showed that polymorphisms at the level of some XM genes and at the level of the entire pathway were collectively associated with breast cancer. The association between breast cancer and all pathway XM polymorphisms was observed in female smokers, indicating a role for tobacco smoking in this association. Finally, we have shown that CYP2B6 gene was a determinant of blood levels of p,p'-DDE and PCB153. Our results highlight a role of XM genes in breast cancer that is explained by their function in the metabolism and elimination of environmental carcinogens.

La fumée de cigarette est un aérosol complexe constitué d’une phase gazeuse et d’une phase particulaire. Elle est issue de la combustion et de la pyrolyse des différents ingrédients de la cigarette lors de son fumage. Sa toxicité est intimement liée à sa composition chimique et à son comportement dans l'organisme. L’objectif de ce travail de thèse a été d’approfondir notre connaissance de la composition chimique de la matière particulaire des fumées de cigarette inhalées par le fumeur actif (MSS). La démarche entreprise a été celle d’une analyse non-ciblée assurant la mise en évidence du plus grand nombre possible de constituants de la fumée de cigarette. Un préalable à cette étude a été la mise en place d’une méthode répétable de fumage des cigarettes et de collecte de la phase gazeuse et particulaire. Cette méthode a pu être validée par le suivi de composés traceurs : les BTEX (benzène, toluène, éthyl-benzène, ortho- méta- et para-xylène) pour la phase gazeuse et la nicotine pour la phase particulaire. L’analyse non-ciblée de la matière particulaire a ensuite pu être menée directement par désorption/ionisation laser (LDI) et par électro-nébulisation (ESI). De manière systématique, un spectromètre de masse à résonance cyclotronique des ions et à transformée de Fourier (FT–ICR MS) a permis des mesures de masse à très haute résolution et très haute précision. La complémentarité des analyses LDI et ESI pour l'analyse de la fumée de cigarette a pu être établie. Les analyses ESI assurent la détection des composés les plus polaires comme ceux possédant un groupement pyridine ou pyrrolidinyl. Celles menées par LDI apparaissent plus sensibles aux espèces hétéro-aromatiques poly-condensées. L’ensemble des résultats obtenus montre l’influence de la morphologie de la cigarette, de son origine et de la présence potentielle d’agents de saveur (menthol ou clou de girofle) sur la composition chimique de la matière particulaire des MSS / The cigarette smokes are complex mixtures, composed of a gaseous phase and a particulate phase. They are generated by the combustion and the pyrolysis of the cigarette ingredients (tobacco, additive and paper). The toxic effects of cigarette smoke are directly correlated with its chemical composition as well as the morphology of the aerosol itself. The aim of this thesis is to increase our knowledge of the chemical composition of the particulate matter of the cigarette smoke inhaled by an active smoker (MSS). The used approach is a non-targeted analysis ensuring the detection of as many as possible of the cigarette smoke constituents. A prior to this study was the establishment of a repeatable method of smoking cigarettes and collecting the gas phase and the particulate phase. This method has been validated by the monitoring of tracer compounds: BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, ortho- meta- and para-xylene) for the gas phase and the nicotine for the particulate phase. Non-targeted analysis of the particulate matter is carried out without pretreatment by laser desorption/ionization (LDI) or by electrospray ionization (ESI) after extraction. A Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer (FT-ICR MS) was systematically used. The very high resolution and the very high accuracy measurement achieved by this instrument are required for the examination of such extremely complex samples. The complementarity of LDI and ESI ionization for the analysis of the particle cigarette smoke compounds was established. The ESI analyses evidenced polar compounds and components with a pyridine group and LDI ensured the detection of poly-condensed heteroaromatic species. All the results obtained in this study showed the influence of the morphology of the cigarette, of its origin and the presence of flavoring agents (cloves) on the chemical composition of the particulate matter of the MSS

Un contexte réglementaire de plus en plus strict dans le domaine de l’évaluation environnementale de l’impact des composés chimiques d’origine anthropique et plus précisément du risque écotoxicologique dans l’environnement aquatique, exige de renforcer les outils d’évaluation et d’affiner la connaissance de leur valeur prédictive. A ce titre, l’étude des biomarqueurs de génotoxicité doit être privilégiée, compte tenu du rôle central de l’ADN dans le fonctionnement du vivant et des effets trans-générationnels susceptibles de conduire à un fardeau génétique affectant les populations exposées à un environnement contaminé. Dans cette perspective, et après avoir défini la problématique à l’issue d’une analyse bibliographique, ce travail de thèse a permis de développer un biomarqueur de génotoxicité chez l’épinoche (Gasterosteus aculeatus), espèce modèle en écotoxicologie, en utilisant la mesure des dommages primaires à l’ADN par le test des comètes en conditions alcalines. Il visait à : i) apporter une information complémentaire au sein d’une batterie de biomarqueurs utilisée en biomonitoring chez cette espèce, 2) apporter des éléments de compréhension sur la valeur prédictive d’un effet génotoxique sur le tissu germinal des organismes aquatiques exposés au stress chimique. Concernant le premier point, les résultats soulignent l’intérêt de ce biomarqueur de génotoxicité développé sur le tissu sanguin au laboratoire, sa grande sensibilité amenant à un pouvoir discriminant significatif dans le cadre d’approches multiparamétriques menées dans un second temps sur le terrain. Pour ce qui est de l’étude de la signification écotoxicologique de ce biomarqueur de génotoxicité, le but était d’explorer le lien entre l’intégrité de l’ADN des cellules germinales de ce poisson et la qualité de la descendance. Les résultats de ce travail démontrent de manière originale la contribution majoritaire du génome paternel à la transmission d’une information génétique délétère ayant pour conséquence des anomalies de survie et de développement mesurées sur la descendance. Ils permettent de disposer d’un élément d’évaluation prédictive pertinent de l’effet des contaminants à potentiel génotoxique dans les écosystèmes aquatiques, dans un contexte d’intérêt grandissant de la compréhension du déclin de populations de poisson universellement recensé. / A rule context in the field of environmental impact assessment of anthropogenic chemicals and specifically ecotoxicological risk to the aquatic environment, requires strengthening the assessment tools and refine knowledge of their predictive value. As such, the study of biomarkers of genotoxicity should be choose, given the central role of DNA in living organisms function and trans-generational effects could lead to a genetic load affecting populations exposed to a contaminated environment . In this context, and after defining the problem at the end of a literature review, this thesis has developed a biomarker of genotoxicity in the stickleback (Gasterosteus aculeatus), model species in ecotoxicology, using the measurement primary DNA damage by the comet assay under alkaline conditions. It aimed to: i) provide additional information in a battery of biomarkers used in biomonitoring in this species, 2) provide some understanding of the predictive value of a genotoxic effect on the germinal tissue of aquatic organisms exposed to chemical stress. On the first point, the results underline the importance of this biomarker of genotoxicity developed on blood tissue in the laboratory, its high sensitivity leading to a significant discriminating power under multiparameter approaches taken in a second time on the ground. Regarding the study of the ecotoxicological significance of this biomarker of genotoxicity, the aim was to explore the relationship between DNA integrity in germ cells of the fish and the quality of the offspring. The results of this work show an original way the majority of the paternal genome contribution to the transmission of a deleterious genetic information that result in abnormal survival and development measured on the offspring. They allow you to have a predictive element relevant evaluation of the effect of genotoxic potential contaminants in aquatic ecosystems, in a context of growing interest in understanding the decline of fish populations identified universally.

La nature conflictuelle des contraintes de performances, d'opérabilité et de respect des normes environnementales conduit les motoristes à optimiser finement la géométrie du brûleur afin d'identifier le meilleur design.La Simulation aux Grande Echelles (SGE) est aujourd'hui un outil performant et est déployé de manière courante dans les Bureaux d'Etudes pour la prédiction des propriétés macroscopiques de l'écoulement.Toutefois, de nombreux phénomènes influencés par les effets de chimie complexe, tels que la stabilisation, l'extinction de flamme et la formation des polluants, reste un problème crucial.En effet, la description des effets de chimie complexe nécessite l'utilisation de modèles cinétiques détaillés imposant des coûts de calculs prohibitifs, des problèmes de raideurs numérique et des difficultés de couplage avec les échelles non résolues turbulentes.Afin d'inclure une description des processus chimiques, dans les simulations numériques de chambres de combustion réelles, des modèles réduits doivent être proposés.Dans cette thèse, une méthode originale, appelée chimie virtuelle optimisée, est développée.Cette stratégie a pour objectif la description de la structure chimique de la flamme et la formation des polluants dans des configurations de flamme représentatives.Les schémas cinétiques virtuels optimisés, composés de réactions virtuelles et d'espèces virtuelles, sont construits par optimisation des paramètres réactionnels et des propriétés thermochimiques des espèces virtuelles afin de capturer les propriétés de flamme d'intérêt. / The conflicting nature of performance, operability and environmental constraints leads engine manufacturers to perform a fine optimization of the burner geometry to find the best design compromise.Large Eddy Simulation (LES) is an attractive tool to achieve this challenging task, and is routinely used in design office to capture macroscopic flow features.However, the prediction of phenomena influenced by complex kinetic effects, such as flame stabilization, extinction and pollutant formation, is still a crucial issue.Indeed, the comprehensive description of combustion chemistry effects requires the use of detailed models imposing prohibitive computational costs, numerical stiffness and difficulties related to model the coupling with unresolved turbulent scales.Reduced-cost chemistry description strategies must then be proposed to account for kinetic effects in LES of real combustion chambers.In this thesis an original modeling approach, called virtual optimized chemistry, is developed.This strategy aims at describing the chemical flame structure and pollutant formation in relevant flame configurations, at a low computational cost.Virtual optimized kinetic schemes, composed by virtual reactions and virtual species, are built through optimization of both kinetic rate parameters and virtual species thermo-chemical properties so as to capture reference target flame quantity.

Les résines échangeuses d'ions, essentielles à la purification des systèmes modérateur et caloporteur, sont entreposées dans des réservoirs lorsqu'elles sont saturées. Cependant, ces réservoirs sont presque pleins, et leur contenu devra être transféré dans des unités de stockage à long terme. Afin d'évaluer les risques associés à l'entreposage des résines usées dans des enceintes fermées, des échantillonnages ont été réalisés pour déterminer les taux de formation des composés volatils d'intérêt, soit le méthane, l'hydrogène et le dioxyde de carbone, contenant ou non du tritium et du carbone-14. À partir des taux de formation ainsi calculés, les quantités de ces composés pouvant s'accumuler dans les enceintes de stockage ont été évaluées. Finalement, une méthode de suivi et de contrôle des émissions de composés volatils dans les enceintes de stockage est proposée.

Les polluants organiques persistants (POPs) sont des composés toxiques et très résistants à la dégradation qui sont transportés par l’air et les courants marins jusqu’en Arctique. Ainsi, les populations inuites de ces régions sont directement exposées aux POPs dont la présence est croissante dans la chaîne alimentaire de l’Arctique. On observe en parallèle une augmentation de la prévalence du diabète de type (DT2) chez ces populations durant les dernières décennies. De plus, une exposition prénatale aux POPs serait associée à l’apparition de désordres métaboliques chez la descendance. À titre de donneur de groupements méthyles, l’acide folique (AF) pourrait limiter les effets délétères des POPs. L’objectif général de cette thèse est de déterminer si la supplémentation en AF de la diète des mères avant et pendant la gestation peut contrecarrer les effets de l’exposition prénatale aux POPs sur l’homéostasie du glucose, la réponse lipidique et la réponse inflammatoire chez une lignée de rats mâles via la transmission paternelle. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons reproduit une exposition prénatale des mâles en utilisant un modèle de rat à trois générations. Des femelles Sprague-Dawley (F0) ont été exposées à un mélange de POPs (ou huile de maïs), +/- une diète supplémentée en AF avant et durant la gestation soit un total de neuf semaines. Les mâles F1 et F2 ont été accouplés avec des femelles non traitées. Chez les mâles F1, l’exposition prénatale aux POPs provoque une hausse de la glycémie à jeun et du C-peptide plasmatique, biomarqueur de la sécrétion d’insuline, ainsi qu’une élévation des niveaux de triglycérides hépatiques et de cholestérol plasmatique et hépatique. Les mâles F2 issus de la lignée traitée aux POPs manifestent également une hausse du C-peptide plasmatique. Par ailleurs, la supplémentation prénatale en AF provoque une diminution du C-peptide et du cholestérol plasmatique chez les mâles F1. Chez les mâles F3, la supplémentation en AF contrecarre la hausse de C-peptide induite par les POPs indiquant une normalisation de la sécrétion d’insuline. Les traitements n’ont pas montré de différence sur la réponse inflammatoire des mâles F1, F2 et F3. En conclusion, nos travaux montrent qu’une exposition prénatale aux POPs peut entraîner l’apparition de désordres cardiométaboliques jusqu’à la troisième génération de rats mâles via la transmission paternelle. La supplémentation prénatale en AF contrecarre partiellement les effets délétères des POPs sur la sécrétion d’insuline. / Persistent organic pollutants (POPs) are toxic compounds, highly resistant to degradation which are transported by atmospheric and ocean currents up to the Arctic. As a result, Inuit people are directly exposed to POPs through the contamination of the Arctic food chain. On the other hand, the prevalence of type-2 diabetes (T2D) has dramatically increased in this population during the last decades. In addition, prenatal exposure to POPs is associated with the onset of metabolic disorders in offspring later life. As a methyl group donor, folic acid (FA) may limit the deleterious effects of POPs. The general objective of this thesis is to determine whether FA supplementation of dams’ diet before and during pregnancy can overcome the effects of prenatal exposure to POPs, on glucose homeostasis, lipid response and inflammatory response in three generations of male descendants via paternal transmission in a rat model. To achieve our objectives, we reproduced a prenatal paternal exposure, using a three-generation rat model. Sprague-Dawley females (F0) were exposed to a POPs mixture (or corn oil), +/- FA supplementation through the diet before and during gestation for a total of nine weeks. F1 and F2 males were mated with untreated females. In F1 males, prenatal POPs exposure increased fasting glucose and C-peptide levels, which is a biomarker of insulin secretion, as well as hepatic triglyceride and plasma and hepatic cholesterol levels. F2 males from the POPs-treated lineage also showed higher plasma Cpeptide levels. Prenatal FA supplementation lowered plasma C-peptide and plasma cholesterol levels in F1 males. In F3 males, FA supplementation counteracted the POPsinduced higher C-peptide levels indicating normalization of insulin secretion. No differences in the inflammatory response of F1, F2 and F3 males were observed following POPs exposure or FA supplementation. In conclusion, our work shows that prenatal POPs exposure can lead to the onset of cardiometabolic disorders up to the F3 generation of male rats via paternal transmission. Prenatal FA supplementation can partially counteract the deleterious POPs effects, particularly on insulin secretion.