Cette étude correspond à une approche multiscalaire de la variabilité spatiale des contaminations métalliques enregistrées dans les sédiments du bassin de la Loire. Ce manuscrit est organisé en trois parties exposant la démarche et les résultats de ces travaux. La première partie permet de formuler les problématiques de l’étude en proposant une synthèse des connaissances concernant l’archivage des contaminations sédimentaires dans les environnements fluviatiles. La seconde partie s’intéresse à l’influence des environnements de dépôts sur l’archivage des sédiments et contaminants associés. Les objectifs de ces recherches sont d’étudier la représentativité des signaux géochimiques enregistrés dans les compartiments de stockage sédimentaire. La troisième partie permet de mettre en évidence la variabilité spatiale et l’origine des contaminations sédimentaires à l’échelle du bassin versant de la Loire. / This multi-scale focuses on the spatial and temporal variability of the metallic contamination in sediments of the Loire basin. This manuscript presents methods and results in three sections. The first section deals with scientific issues concerning the recording of sedimentary contaminations in fluvial environments. The second section shows the influence of depositional environments on sediments and associated contaminants archiving. The aim of this study is to analyse the representation of geochemical signals recorded in sedimentary infills. The third section highlights spatial variabilities of recorded sedimentary contaminations at the entire Loire basin-scale. Historical sources are here characterized.

Les écosystèmes marins côtiers sont soumis à des pressions anthropiques et naturelles qui placent les organismes aquatiques dans des situations de multi-stress.Ce travail doctoral avait pour objectif d’évaluer l’impact et de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation des premiers stades de vie de moule exposés à deux facteurs environnementaux majeurs : la pollution métallique et l’accroissement des températures des eaux marines côtières. Les effets induits par l’exposition à deux polluants métalliques modèles (Cu et Ag) et à un stress thermique modéré seuls ou en combinaison ont été évalués sur les stades précoces de développement de deux espèces de moule : Mytilus galloprovincialis et Mytilus edulis ainsi que leurs hybrides. Nos résultats montrent une augmentation significative du pourcentage de larves D ma lformées avec l’augmentation de la température. Par ailleurs, l’Ag apparaît significativement plus toxique que le Cu pour les larves. De plus,la toxicité des métaux s’accroit avec l’augmentation de la température. La coexposition aux métaux et à une température modérée augmente les activités enzymatiques antioxydantes de la catalase (CAT), de la superoxyde dismutase (SOD)et de la glutathion-S-transférase (GST) et accroît le contenu cellulaire en métallothionéines et la peroxydation lipidique. A une température plus élevée de 22 °C,une diminution significative des activités des enzymes antioxydantes est observée.Les dommages à l’ADN chez les larves-D de moule M. gallo provincialis ont été évalués à l’aide du test des comètes avec et sans traitement par la Formamidopyrimidine ADN glycosylase. L’exposition aux métaux et/ou à la température aaugmenté de manière significative les lésions de l’ADN sur les larves de moule,avec un effet plus accentué sur les dommages oxydatifs. Il a été montré également que le Cu et l’Ag sont accumulés différentiellement dans les larves en fonction de la température d’exposition. L’étude de l’expression par RT-qPCR de 18 gènes impliqués dans les défenses antioxydantes, la réparation de l’ADN, l’apoptose,la protéolyse, la transcription, les réponses au stress thermique et la détoxification métallique a été conduite chez les larves-D de moule M. galloprovincialis.En cas d’un stress thermique modéré, une tendance à la surexpression des gènes impliqués dans les défenses cellulaires est observée. Toutefois, en cas d’une coexposition métallique et thermique, les voies d’apoptose et d’altération cellulaires sont activées.Un plugin et une macro ont été développés pour le logiciel ImageJ afin d’évaluer et de caractériser le comportement de nage des larves D de M. galloprovincialis.Une augmentation significative de la vitesse maximale des larves-Davec l’augmentation de la température est observée sans que la vitesse moyenne soit affectée. En revanche, l’exposition au Cu et à l’Ag à 22 °C augmente significativement les vitesses moyenne et maximale des larves. En condition contrôle à18 °C, les larves suivent principalement des trajectoires rectilignes (88 %). Avec l’augmentation de la température et/ou l’exposition aux métaux, les trajectoires circulaires augmentent considérablement au détriment des trajectoires rectilignes.Ces modifications de comportement pourraient être liées d’une part à l’induction de malformations mais aussi à la modulation de l’activité neuronale. Ainsi, une augmentation significative de l’activité acétylcholine estérase (AChE) des larves a été observée suite à l’exposition à un gradient de températures et/ou aux métaux.Des larves D viables et normalement développées ont été obtenues par hybridation de M. galloprovincialis et M. edulis. Les larves de M. edulis apparaissent plus sensibles à la température que les larves de M. galloprovincialis. Aucune différence significative de sensibilité n’a été observée entre les moules hybrides et pures quelque soit le métal testé. (...) / Coastal marine ecosystems are subject to anthropogenic and natural pressures that place aquatic organisms in multi-stress situations. The aim of this doctoral work was to assess the impact and better understand the adaptation mechanisms of mussel early life stages exposed to two major environmental factors : metallic pollution and increasing temperatures in coastal marine waters. The effects induced by exposure to two model metal pollutants (Cu and Ag) and moderatethermal stress alone or in combination were evaluated on the early life stages of development of two mussel species : Mytilus galloprovincialis and Mytilus edulisas well as their hybrids. Our results show a significant increase in the percentageof malformed D-larvae with increasing temperature. Moreover, Ag is significantly more toxic than Cu for larvae. In addition, the toxicity of metals increases with increasing temperature. Co-exposure to metals and a moderate temperature increases the antioxidant activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD)and glutathione-S-transferase (GST), and increases cellular content of metallothioneinsand lipid peroxidation. At a higher temperature of 22 °C, a significant decrease in the activities of the antioxidant enzymes is observed. DNA damage in M. galloprovincialis larvae was evaluated using the comet assay with and without Formamidopyrimidine DNA glycosylase treatment. Co-exposure to metals and/ortemperature increase significantly increased DNA lesions on mussel larvae, witha more pronounced effect on oxidative damage. It has also been shown that Cuand Ag are accumulated differently in the larvae as a function of the exposure temperature. The study of the gene expression by RT-qPCR of 18 genes involvedin antioxidant defenses, DNA repair, apoptosis, proteolysis, transcription, thermal stress and metal detoxification was conducted in D-larvae of M. galloprovincialis.Under moderate thermal stress, a tendency of over expression of the cell defense pathways is observed. However, in the case of metallic and thermal co-expositions, the pathways of apoptosis and cellular alteration are rather induced. A pluginand macro were developed for the evaluation and characterization of behavior oflarvae of M. galloprovincialis. A significant increase in the maximum speed of D larvaewith increasing temperature is observed without affecting the mean velocity. In contrast, exposure to Cu and Ag at 22 °C significantly increases average and maximum larval speed. Under controlled conditions at 18 °C, larvae mainly follow rectilinear trajectories (88 %). With increasing temperature and/or exposure to metals, circular trajectories increase considerably at the expense of rectilinear trajectories. These changes in behavior may be related to the induction of malformations but also to the modulation of neuronal activity. Thus, a significant increase in the acetylcholinesterase (AChE) activity of the larvae is observed following exposure to a temperature gradient and/or metals. Viable and normally developed D-larvae were obtained by hybridization of M. galloprovincialis and M.edulis. Larvae of M. edulis are more sensitive to temperature than larvae of M. galloprovincialis.No significant sensitivity differences between species are observed whatever the metal used. Moreover, the hybrid larvae from female M. galloprovincialis are more tolerant to the increase of temperature compared to the hybrid larvae issues from rom female of M. edulis.

La lagune de Sidi Moussa (côte atlantique marocaine) est séparée de l'océan par un<br />cordon de dunes consolidées. Son bassin versant est constitué des terrains de crétacé et de<br />plioquaternaire. Le régime hydrologique se caractérise par une alimentation essentiellement<br />marine qui prédomine sur les apports continentaux. Le climat est de type méditerranéen sous<br />influence océanique.<br />L'approche morphologique de la lagune, basé d'une part, sur les photos d'interprétions<br />et d'autre part, par les observations in situ montre l'existence de quatre unités<br />morphologiques : 1- la zone de la passe principale et le delta interne de marée, 2- Chenal, la<br />zone intertidale et les schorres, 3- les marais salants et 4- le cordon littoral.<br />L'étude sédimentologique, minéralogique et géochimique de la couverture récente<br />montre l'existence de deux domaines :<br />- Un domaine à influence marine prépondérante, situé dans la zone aval de la lagune,<br />caractérisé par des faciès sableux pauvres en éléments métalliques et en matière organique et<br />riches en strontium et en carbonates d'origine biogénique.<br />- Un domaine typiquement lagunaire, situé dans la zone amont de la lagune, caractérisé par<br />des faciès silteux à silto-argileux riches en métaux lourds et en matière organique et pauvres<br />en strontium et en carbonates.<br />L'étude des caractères sédimentologiques, minéralogiques et géochimiques des<br />carottes permet de retrouver les deux ensembles précités superposés dans les carottes avec à<br />la base un faciès à dominance marine littorale qui caractérise un milieu ouvert et au sommet<br />un faciès typiquement lagunaire qui caractérise un milieu relativement fermé. Cette évolution<br />verticale des faciès tend vers un comblement lagunaire, ce qui est en accord avec le schéma<br />évolutif des lagunes proposées par Bird 1994.<br />Toute fois les teneurs en éléments métalliques des sédiments restent inférieures aux<br />teneurs observées dans d'autres systèmes lagunaires similaires au Maroc tel que Oualidia, la<br />lagune de Nador, ou en Europe (lagune de Venise, lagune d'Arcachon). Ces faibles teneurs<br />sont l'expression d'une pollution faible ou nulle de cet écosystème.

Les activités des anciennes industries métallurgiques spécialisées dans la production et la transformation de plomb, de zinc ou d’autres métaux ont engendré une pollution métallique importante des sols selon la localisation de ces derniers. Des études actuelles proposent ainsi des solutions de requalification de ces sols via des processus de phytoremédiation afin de valoriser au maximum les plantes cultivées sur ces sols contaminés. Ce projet de thèse a ainsi été réalisé dans le but de valoriser des écocatalyseurs hétérogènes régénérables. Ces derniers sont obtenus à partir des plantes cultivées sur des sols contaminés dans la synthèse organique pour la production de composés à haute valeur ajoutée. Les sols contaminés utilisés dans ce projet proviennent de la région Hauts-de-France (Auby et Noyelles-Godault). Dans cette optique, quatre types de réactions ont été testés pour valider l’efficacité et la recyclabilité des écocatalyseurs : La réaction d’aminolyse, La réaction de Friedel-Crafts, La transformation d’aza-Michael, et enfin La réaction de transestérificationDes écocatalyseurs riches en zinc (EcoZn), obtenus à partir de la biomasse végétale de ray-grass (Lolium perenne L.), ont été caractérisés par des méthodes physico-chimiques puis validités leurs critères d’efficacité et de recyclabilité. Ceux-ci ont ainsi permis de synthétiser plusieurs séries de composés à activité anti-inflammatoires connus (piroxicam, méloxicam, idrocilamide) et de nouveaux, des inhibiteurs de la farnésyltransférase (à visée anticancéreuse ou pour combattre des maladies orphelines telles que la progéria) ou encore de découvrir un nouvel accepteur d’aza-Michael. / The activities of the former metallurgy industries specialized in the production and processing of lead, zinc or other metals have resulted in significant metallic pollution of soils depending on their location. Current studies propose solutions for the requalification of these soils through the phytoremediation processes in order to maximize the value of plants grown on these contaminated soils. This PhD thesis project was thus realized with the aim of valorizing regenerative heterogeneous ecocatalysts. The latter were obtained from the plants cultivated on contaminated soils in organic synthesis for the production of high value added molecules. The contaminated soils used in this project came from the Hauts-de-France region (Auby and Noyelles-Godault). In this light, four types of reactions have been tested to validate the efficiency and recyclability of ecocatalysts: The aminolysis reaction The Friedel-Crafts reaction The aza-Michael transformation The transesterification reactionThe zinc-rich ecocatalysts (EcoZn), obtained from the plant biomass of ryegrass (Lolium perenne L.), were characterized by physicochemical methods and validated their efficiency and recyclability criteria. The latter were successfully used to reach various series of compounds with anti-inflammatory activity known (piroxicam, meloxicam, idrocilamide) and new, inhibitors of farnesyltransferase (for anticancer purpose or to fight orphan diseases such as progeria) or to discover a new aza-Michael acceptor.