O presente estudo teve por objetivos caracterizar a região circunjacente ao emissário submarino de esgoto das Cigarras, São Sebastião, SP, e avaliar a influência dos esgotos por ele disposto na qualidade dos sedimentos locais e sobre as associações de foraminíferos bentônicos. Para atingir tal objetivo, foram analisadas 20 amostras coletadas ao redor do emissário submarino, em Setembro de 2006 e 2007, sendo mais duas amostras (pontos controles) coletadas distantes da área de influência do emissário, porém no canal de São Sebastião. Em cada estação foram analisados parâmetros físico-químicos da coluna dágua, a granulometria, a geoquímica e o conteúdo microfaunístico dos sedimentos. Foraminíferos vivos e mortos foram analisados separadamente, sendo posteriormente realizados estudos taxonômicos, morfológicos, tafonômicos e estatísticos. Com relação às análises realizadas na coluna dágua, apenas o parâmetro oxigênio dissolvido, da maioria dos pontos analisados em 2006, apresentou valor abaixo do limite de referência estipulado pelo CONAMA. De acordo com os resultados granulométricos, os sedimentos da área de estudo são classificados como arenolamosos, o que permite inferir circulação de fundo fraca a moderada. As estações com maiores concentrações de lama são as que apresentaram maiores teores de carbono orgânico, nitrogênio e enxofre. No tocante as concentrações de HPAs, de modo geral, os valores são considerados baixos, i.e. inferiores a 5 g.kg-1. Análises composicionais e morfológicas revelaram diferenças significativas entre as tanatocenoses e as biocenoses identificadas próximo ao emissário. Nas tanatocenoses observou-se dominância da espécie oportunista Ammonia tepida, sendo também observada significativa abundância de Pararotalia cananeiaensis e Cribroelphidium spp. Nas biocenoses, em contrapartida, apesar de Ammonia tepida ser dominante, as espécies que apresentaram maior abundância são indicadoras de ambiente rico em matéria orgânica, tais como Brizalina stritula e Bolivina spp. As tanatocenoses são constituídas por carapaças médias e pequenas, parcialmente fragmentadas, com poucos indivíduos piritizados, limonitizados ou preenchidos por monossulfeto de ferro. Já nas biocenoses, as carapaças são médias, pequenas e sem alteração de cor. Com relação aos pontos controles, Pararotalia cananeiaensis e Ammonia tepida são as espécies dominantes nas tanatocenoses e biocenoses, respectivamente. Observou-se, nestes pontos, maior abundância, riqueza e diversidade, o que possivelmente está associado à localidade na qual os mesmos foram amostrados, ou seja, distantes da saída do emissário e com menor susceptibilidade à influência do esgoto por ele disposto. Por meio dos resultados das análises taxonômicas e estatísticas, concluiu-se que os foraminíferos mortos não podem ser utilizados em estudos de monitoramento ambiental, uma vez que não representam com fidelidade a associação viva do local amostrado. A partir dos dados granulométricos, geoquímicos e das biocenoses conclui-se que a região sofre enriquecimento orgânico nos sedimentos, afetando negativamente a abundância e a diversidade das associações de foraminíferos bentônicos. / The influence of submarine outfall of domestic sewage on the benthic foraminifera and sediments quality at Cigarras, São Sebastião, SP, is evaluated in this dissertation. Twenty water and bottom sediment samples were collected around the outfall in September 2006 (ten samples) and 2007 (ten samples). Another two samples were collected in the São Sebastião Channel far from the domestic sewage disposal as controls. For each water sample physicochemical analyses were carried out. In the sediments, grain size, geochemistry and foraminifera composition were analyzed. The taxonomy, morphology, taphonomy and statistics of live and dead foraminifera were analyzed separately. Water sample water column analyses showed that only dissolved oxygen was below CONAMA reference levels at the majority of sites sampled in 2006. The area is characterized by sandmud sediments, with weak to moderate bottom circulation. Samples with the highest mud percentages also have the highest concentrations of organic carbon, sulphur and nitrogen. HPA values are low, less than 5 g Kg-1 in most samples. There are significant compositional and morphological differences between thanatocenoses and biocenoses near the outfall. The opportunistic species Ammonia tepida, Pararotalia cananeiaensis and Cribroelphidium spp. dominate the death assemblages. Although A. tepida is the dominant species in the living assemblages, indicators of organic matterial, such as Brizalina striatula e Bolivina ssp. are abundant. The thanatocenoses are represented by partially fragmented medium and small tests, with few tests pyritized, limonitized or filled with iron monossulfate. Tests in the biocenoses are medium to small, without any alteration of color. The controls are made up mainly by Pararotalia cananeiaensis among the dead organism, and by Ammonia tepida among the living. Foraminifera at these control sites are more abundant, richer and more diverse than near the outfall. This is interpreted as due to their distance from the influence of the sewage disposal around the outfall diffusers. The results of this study suggest that thanatocenoses cannot be used in environment studies, because they do not faithfully represent the local living assemblage. The analyses of grain size-geochemistry and the biocenoses show that the area is undergoing organic enrichment from domestic sewage outfall, with negative effects on the abundance and diversity of living benthic foraminiferal assemblages.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des contaminants de notre environnement et de notre alimentation. En raison de leur toxicité, la Commission européenne a réglementé leur teneur dans les denrées alimentaires et notamment dans les huiles. Les industriels des corps gras ont donc pour obligation de vérifier la conformité de leurs produits. Dans ce contexte, le groupe Lesieur souhaiterait développer un nouvel outil analytique rapide et portable. Ainsi, ce vaste projet de recherche vise à concevoir un microsystème électrophorétique capable d'analyser les HAP dans les huiles alimentaires. Première étude à s'inscrire dans ce projet, ce travail de thèse a donc consisté à développer de nouveaux protocoles analytiques. Dans une première partie, des méthodes de séparation des HAP ont été développées en électrophorèse capillaire (CE) modifiée par des cyclodextrines couplée à un détecteur de fluorescence induite par laser. En suivant des stratégies multivariées basées sur les plans d'expériences, deux méthodes de séparation ont été optimisées. Les huit HAP communs aux listes établies par l'agence de protection de l'environnement des Etats-Unis et l'agence européenne de sécurité sanitaire des aliments ont été séparés en moins de 7 min et dix-neuf HAP, également classés par ces deux organismes, ont été analysés en moins de 18 min. Ces méthodes de séparation ont été appliquées avec succès à des extraits d'huile dopés. Dans une deuxième partie, il a été question de transférer la méthode d'analyse des huit HAP au format microsystèmes. La principale difficulté rencontrée a été le manque de sensibilité du système de détection couplé aux puces. Le premier objectif a donc été d'optimiser les quantités d'échantillon injectées et les paramètres de la détection avec un composé modèle dans un tampon borate. Cependant, seulement quatre HAP sur les dix-neuf étudiés précédemment en CE ont pu être détectés. Toutefois, dans les conditions optimisées par le plan d'expériences, ils étaient séparés en moins de 4 min. Enfin, différents polymères à empreintes moléculaires (MIP) ont été synthétisés en vue d'extraire sélectivement les HAP des huiles. Après un criblage des conditions de synthèse, la sélectivité de chaque MIP a été évaluée en milieu pur en comparant sa capacité de rétention avec celle d'un polymère non-imprimé. Les huit HAP communs aux deux listes ont finalement pu être extraits sélectivement à partir d'huiles de tournesol, mais avec des rendements d'extraction encore insuffisants et qui nécessitent une amélioration de la procédure d'extraction. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are widespread contaminants in the environment and food products. Given their toxicity, their concentrations are regulated by the European Commission in food products and especially in edible oils. Consequently, manufacturers of fat products have to verify the conformity of their products. In this context, Lesieur wants to develop a rapid and portable new analytical tool. Hence, this ambitious research project aims at developing a capillary electrophoresis microchip for PAH analysis in edible oils. This PhD study, first one involved in this project, consisted in developing new analytical protocols.In a first part, PAH separation methods were developed by cyclodextrin-modified capillary electrophoresis (CE) with laser-induced fluorescence detection. Using experimental design-based strategies, two separation methods were optimized. The 8 PAHs in common between the United States Environmental Protection Agency and the European Food Safety Authority lists of priority pollutants were separated in less than 7 min, while 19 PAHs, also targeted by these institutions, were separated in less than 18 min. These CE separation methods were successfully applied to the analysis of spiked edible oil extracts.The second part aimed at transferring the electrophoretic separation method of the 8 PAHs from the capillary to the microsystem format. The lack of sensitivity of the detection system hyphenated with chips was the main difficulty encountered. Thus, injected sample amounts and detection parameters were first optimized with a model compound in a borate buffer. However, only 4 out of the 19 PAHs, previously studied in CE, could be detected. Nevertheless, under conditions predicted by the design of experiments, they were baseline resolved in less than 4 min.Finally, several molecularly imprinted polymers (MIPs) were synthesized for the selective extraction of PAHs from oils. After a screening of synthesis conditions, the selectivity of each MIP was evaluated in pure media by comparing the extraction recoveries obtained on MIP with those obtained on a non-imprinted polymer. Finally, the 8 PAHs in common between the two lists were selectively extracted from sunflower oils, but with low recoveries. Improvements in extraction procedures are still required.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants ubiquistes dont le niveau d’émission est en constante augmentation en raison de l’intensification des activités anthropiques. Ces composés semi-persistants dans l’environnement représentent une menace pour les organismes. La santé et l’équilibre des systèmes naturels sont essentiels au maintien de la vie et au fonctionnement de la société. L’évaluation de l’impact de ces composés est alors devenue un véritable enjeu sociétal, établissant ainsi des mesures européennes législatives (Directive Cadre sur l’Eau) et réglementaires (REACH, enregistrement, évaluation, autorisation et restriction de produits chimiques) pour une meilleure gestion des risques (éco)toxicologiques. Dans ce contexte, de nombreux biotests ont vu le jour afin d’évaluer la dangerosité des substances chimiques (ou de leurs mélanges), la qualité du milieu environnant et de comprendre les mécanismes d’action toxique sur les organismes. L’objectif de cette étude était alors de définir les risques (éco)toxicologiques liés à des expositions par les HAP à travers des tests embryo-larvaires de poisson, utilisant un modèle éprouvé, le poisson zèbre Danio rerio. Afin d’évaluer le transfert, le devenir et les effets toxiques de HAP, deux approches complémentaires (chimique et biologique) ont été utilisées. Les réponses biologiques induites ont été évaluées à différents niveaux d’intégration biologique, des réponses moléculaires (stress oxydatif, dommages à l’ADN, EROD) aux modifications comportementales (Réponse PhotoMotrice), en passant par des altérations morphologiques et physiologiques (rythme cardiaque). Parmi les trois voies de contamination utilisées, l’exposition par contact avec le sédiment ne s’est pas révélée appropriée pour l’évaluation de la toxicité de HAP, contrairement aux expositions par voie aqueuse à partir de fractions hydrosolubles de produits pétroliers, qui sont plus reproductibles, intégratives et révélatrices des effets toxiques à plusieurs échelles. Suite à ces expérimentations, le champ d’observation des effets induits devrait être élargi au-delà des temps normalisés par l’Organisation de Coopération et de Développement Économique afin de ne pas sous-estimer le caractère létal du ou des composé(s) exposés. De plus, notre étude multigénérationnelle a mis en évidence des perturbations physiologiques et comportementales chez la première génération de descendance issue de parents contaminés par voie trophique à trois extraits aromatiques d’origine pyrolytique et pétrogénique (lourd et léger). Bien que le transfert de la contamination n’a pas été révélé, les altérations observées (probablement dues à des modifications génétiques et épigénétiques) chez les stades précoces de poisson zèbre, pourraient avoir des conséquences néfastes sur la survie et le recrutement des populations. Les études multigénérationnelles constituent ainsi des approches intégrées pour l’évaluation de la toxicité des composés exposés et permettent de renforcer le caractère prédictif des effets. Ces études écotoxicologiques devraient être largement déployées afin d’évaluer le potentiel qu’une population exposée a pour se maintenir dans le futur. / PAHs are ubiquitous widespread contaminants which emissions are overgrowing with increasing anthropogenic activities. These semi-persistent chemicals are threatening organisms in the environment. Ecosystems health and resilience are essential to life and societal functioning. Impact assessment of these chemicals is a real requirement for society thereby establishing the european legislative (DCE, Water Framework Directive) and regulations (REACH, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) for better (eco)toxicological risk management. In this context, many bioassays have been developed to assess environmental quality, the toxicity of chemicals (including mixture) on organisms and its underlying mechanisms. This study aimed to identify (eco)toxicological risks in the context of fish embryo-larval assay, using a relevant and well-known model : the zebrafish Danio rerio. Two complementary approaches (chemical and biological) were used to assess transfer, fate and toxicity of PAHs. Induced-responses were evaluated at different levels of biological organization, from molecular (oxidative stress, DNA damage, EROD) to physiological (cardiac activity), behavioral (PhotoMotor Response) and morphological levels. Among the three exposure routes tested, the sediment contact exposure was not suitable for PAHs toxicity assessment. In contrast, exposures to water-accommodated fractions (WAF) of petroleum products represented a more reproducible, sensitive and integrative approach for testing multiscale toxic effects. Following these experiments, the observation scope of induced effects should be broadened beyond the standard duration recommended by the Organization for Economic Cooperation and Development in order not to underestimate the acute effect of the tested-compounds. Furthermore, our multigenerational study showed physiological and behavioral disturbances on the first generation of offspring providing from parents exposed to contaminated-food with three aromatic extracts pyrolytic and petrogenic origin (heavy and light). Although the contamination transfer of PAHs has not been revealed, the observed alterations (probably due to a transfer through genetic and epigenetic modifications) in the early stages of zebrafish could have adverse effects on survival and recruitment populations. Multigenerational studies prove to be an integrated approach for the toxicity assessment of chemicals and strengthen the predictive effects. These ecotoxicological studies should be widely undertaken to evaluate the potential for exposed-population to maintain in the future time.

La phytoremédiaton assistée par les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) compte parmi les méthodes émergentes de remédiation des sols pollués en raison de son adéquation avec le développement durable. Cette phytotechnologie présente un intêret à la fois dans la protection des plantes contre la phytotoxicité des polluants organiques tels que les hydrocarbures et dans leur dissipation. Cependant, son efficacité reste à prouver dans les sols historiquement multi-pollués. De plus, les mécanismes de dégradation et de tolérance mis en oeuvre par la symbiose mycorhizienne sont peu connus. Ainsi, ce travail de thèse avait pour premier objectif d'étudier chez les partenaires symbiotiques Medicago truncatula/Rhizophagus irregularis cultivés in vitro, l'expression de gènes potentiellement impliqués dans la tolérance au benzo[a]pyrène (B[a]P), un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP) de haut poids moléculaire fréquemment détecté dans les sols pollués. Pour cela, les expressions de gènes codant pour des enzymes antioxydantes, de détoxification des polluants et de réparation de l'ADN ont été mesurées par PCR quantitative en temps réel. Nos résultats ont montré une corrélation positive entre l'induction des systèmes antioxydants au niveau génique et enzymatique et la production d' H₂O₂ induite par l'accumulation de B[a]P dans les racines non mycorhizées et le CMA. En revanche, lorsque les racines sont colonisés par le CMA, celui-ci agirait comme une barrière physique en limitant l'accumulation de B[a]P et la production d'H₂O₂ dans les racines, et provoquerait la répression des systèmes antioxydants racinaires. Le second objectifs de cette thèse a consisté à évaluer l'apport d'un amendement mycorhizien dans la dégradation de deux types d'hydrocarbures : les HAP et les alcanes, présent dans un sol historiquement multi-pollué (site de l'Union). L'étude a été conduite en microcosmes en présence de blé (Triticul aestivum) inoculé ou non par R. irregularis. Une contribution positive de cette inoculation dans la biodégradation des hydrocarbures après 16 semaines de culture a été démontrée. Cette meilleure dégradation serait liée notamment à la stimulation de la microflore bactérienne du sol mais également aux capacités métaboliques de la plante. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF)-assisted phytoremediation is one of innovative method for the remediation of polluted soils due to its relevance to sustainable development. This phytotechnology presents benefits both in the protection of plants against the phytotoxicity of organic pollutants such as hydrocarbons and in their dissipation. However, its efficiency remains to be proved in the aged multi-polluted soils and the mechanisms of degradation and tolerance implemented by the mycorrhizal symbiosis are poorly known. Thus, the thesis aims firstly to study in the symbiotic partners Medicago truncatula/Rhizophagus irregularis cultivated in vitro, the expression of genes potentially involved in the tolerance to benzo[a]pyrene (B[a]P), a high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) frequently detected in polluted soils. Expressions of genes encoding for antioxidant, pollutant, detoxification and DNA repairing enzymes were measured by real time PCR. Our results showed a positive correlation between the induction of antioxidant systems (genes and enzymes) and the production of H₂O₂ induced by the accumulation of B[a]P in non-mycorrhizal root and the AMF. In contrast, when the roots are colonized by the AMF, this one would act as a physical barrier limiting the accumulation of B[a]P and H₂O₂ production of in the roots and would cause the repression of root antioxidant systems. The second objective of the thesis consisted of evaluating the contribution of the arbuscular mycorrhizal amendment in the degradation of two types of hydrocarbons : the PAH and the alkanes, present in an aged multi-polluted soils (site of Union). The study was carried out in microcosms in the presence of non-inoculated or inoculated wheat (Triticul aestivum) by R. irregularis. A positive contribution of the mycorrhizal inoculation in the hydrocarbon biodegradation after 16 weeks of culture was demonstrated. This better degradation is related especially to the simulation of the bacterial microflora but also to the plant metabolic abilities.

Depuis quelques années, nous assistons à une prise de conscience croissante des effets à long terme des polluants chimiques sur l'environnement et la santé humaine. Il est donc nécessaire d'étudier non seulement leurs propriétés écotoxicologiques mais également leurs propriétés physicochimiques tels que la tension de vapeur (ou volatilité) et leur solubilité dans l'eau. L'Europe, quant à elle, a introduit la réglementation REACH (Registration, Evaluation and Autorisation of CHemicals) qui est entrée en vigueur le 1 juin 2007 dont le principal objectif est une meilleure connaissance des propriétés environnementales et sanitaires des substances chimiques. De même dans l’industrie, la détermination de la tension de vapeur des corps purs est une donnée indispensable pour les opérations de purification et de séparation. Dans ce but nous avons amélioré un appareil à saturation de gaz inerte existant au laboratoire. Une fois le bon fonctionnement de l’appareil vérifié (par mesure de la tension de vapeur d’un composé de référence : le phénanthrène) nous avons étudié des n-alcanes compris entre le C30 et le C60 ainsi que 8 hydrocarbures aromatiques polycycliques dans un large domaine de température (20 à 320 °C) et de pression (10-1 Pa à 10-7 Pa). Les résultats obtenus ont été comparés avec la littérature lorsque celle-ci est disponible. La détermination des tensions de vapeur de composés inorganiques d’intérêt industriel : tétrachlorure de Zirconium (ZrCl4) et le tétrachlorure d’hafnium (HfCl4) a été également entreprise. Les résultats expérimentaux des hydrocarbures polyaromatiques nous ont permis l’amélioration d’une équation d’état cubique (dérivée de celle de Peng-Robinson) dont les paramètres sont estimés par une méthode de contribution de groupes développée par Rauzy-Coniglio. Les tensions de vapeur prédites par le modèle sont en bon accord avec les valeurs expérimentales / For a few years, we have attended an increasing importance of the long-term effects of the chemical pollutants on the environment and human health. It is thus necessary to study not only their ecotoxicological properties but also their physico-chemical properties such as the vapor pressure (or volatility) and aqueous solubility. In Addition, the introduction of the regulation REACH (Registration, Evaluation and Authorization of CHemicals) in June 2007 whose main objective is a better knowledge of the environmental and medical properties of chemical substances has increased the necessity of compound characterization. From an industrial point of view, the determination of the vapor pressure of the pure substances is an essential data in many unit operations such as purification and separation. Thus, we improved an apparatus with saturation of inert gas existing at the laboratory. Once the good performance of the apparatus checked (by measurement of the vapor pressure of a reference compound: phenanthrene) we studied N-alkanes ranging between C30 and C60 and 8 polycyclic aromatic hydrocarbons in a broad temperature range (20 to 320°C) and of pressure (10-1 Pa with 10-7 Pa). The obtained results were compared with the literature when available. In addition, determination of the vapor pressure of inorganic compounds of industrial interest : zirconium tetrachloride (ZrCl4) and the hafnium tetrachloride (HfCl4) was also undertaken. The experimental results of polyaromatic hydrocarbons have allowed us to improve a cubic equation of state (derivative of Peng-Robinson EOS) whose parameters are estimated by a method of contribution of groups developed by Rauzy-Coniglio. The predicted vapor pressures were in good agreement with the experimental values

Le procédé de friture utilise les huiles usagées comme fluide de chauffe pour sécher les boues humides par contact direct tout en incorporant une fraction. Le produit obtenu est un combustible solide à fort pouvoir calorifique, hygiènisé, stockable et transportable sans risque. Une étude expérimentale et théorique a permis d'apporter les éléments nécessaires à la conception du procédé, tant sur le plan énergétique que sur les plans environnemental et sanitaire. Un modèle de cinétique de friture, est proposé pour le séchage et la dynamique d'absorption d'huile, basé sur une loi de diffusion de l'eau dans la boue et un remplacement de l'eau par l'huile volume pour volume. Le modèle est ajusté aux données expérimentales obtenues par méthode gravimétrique sur des cylindres de boues (4-12 mm). Les températures employées varient entre 110°C et 140°C. Le temps de séchage, compris entre 10 et 20 min est réalisable dans une unité de séchage en continu. Un bilan d'énergie a permis de déterminer l'évolution du coefficient de transfert convectif en mettant en évidence trois phases successives. Une corrélation adimensionnelle est proposée, regroupe le flux évaporatoire normé, les caractéristiques thermiques d'huile et la géométrie de la boue. Une étude de la cinétique de destruction thermique des micro-organismes pathogènes a permis de construire un modèle estimant le temps de friture nécessaire pour hygiéniser une boue dont la température est connue dans le temps. Les conditions de friture sous vide à une température d'ébullition de 80°C ont été étudiées et comparées à d'autres procédés de séchage. Enfin, pour évaluer l'insertion du procédé dans une filière de valorisation énergétique par combustion, une étude expérimentale des émissions atmosphériques a été réalisée pour une combustion en lit fixe (850°C). Une attention particulière a été accordée aux émissions des hydrocarbures aromatiques polycycliques vu leurs impacts cancérigènes pour la santé humaine et leur toxicité pour les écosystèmes. Les résultats ont montrés que les émissions de boues frites sont d'environ 5000 microgramme/gramme soit 10 fois plus importantes que celles du bois et 10 fois moins importantes que celles des huiles usagées. / Fry-drying is an alternative for heat and mass transfer intensification. The process re-uses waste oil as a heating medium for drying by contact with the wet sludge. The fry-dried product is a granular solid fuel with high heating value. The product is sterile, stored, and transported safely. Experimental procedure and theoretical investigation have to provide basic information for the process design, in terms of energy and environment. A kinetic model of frying is proposed for water loss and oil intake. The model has been fitted to the data obtained by a weighing method on sludge cylinders (4-12 mm diameter) at an oil temperature ranging from 110°C to 140°C. The drying time between 10 and 20 min is effective in a continuous dryer. The global energy balance has enabled the calculation of a convective heat transfer coefficient. The results show that convection is boiling flow dependent. The study suggests a dimensionless correlation involving the normalized boiling flux, thermal oil property, and the sludge size. An estimation of kinetics of thermal destruction of pathogens during vacuum frying (80°C boiling point) was made. The calculations were compared with the current thermal dryer performance. Finally, to evaluate the integration of the process in a sequence of energy recovery by combustion, an experimental study of air emissions was achieved for fixed-bed combustion (850°C). Particularly, the chemical characterization was focused on the 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons a group of highly classified carcinogens. The results showed that emissions of fry-dried sludge are approximately 5000 microgramm/gramm thus 10 times higher than those of wood and 10 times smaller than those of oils.

La pollution des eaux est particulièrement problématique pour les pays industrialisés et les pays en développement. Des suivis environnementaux se sont alors avérés nécessaires afin de progresser dans la compréhension des origines et des conséquences de la présence de ces polluants. Parmi les polluants organiques les plus dangereux, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et les pesticides qui peuvent se retrouver à l’état de traces dans les milieux aquatiques. Leur analyse nécessite des méthodes analytiques à la fois spécifiques et sensibles. L’Extraction sur Phase Solide (SPE) suivi d’une analyse par la Chromatographie Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (GC-MS) est la méthode la plus couramment employée. Les travaux de thèse s’inscrivent ainsi dans l’optique généralevisant à développer des nouvelles méthodes analytiques pour l’extraction et l’analyse de cesdeux familles de polluants organiques présents dans l’eau. Afin de pallier les contraintes classiques de la SPE, une nouvelle approche a été développée qui consiste à introduire latechnique de centrifugation dans certaines étapes de la procédure SPE. La nouvelle méthodeélaborée a permis de réduire considérablement le temps de préparation et d’économiserl’utilisation et le rejet des solvants organiques, en réduisant presque 10 fois les volumes nécessaires à l’obtention des rendements de récupération satisfaisants. Une méthoded’analyse par injection à température programmable (PTV) a été optimisée afin d’améliorerles seuils de détection des HAP. Cette étude a permis également d’avoir les informations surla qualité des eaux de pluie, eaux souterraines et eaux de surface au Liban quant au niveau deleur contamination pour les HAP et les pesticides. / Water pollution presents a very critical problem facing industrial and developping countries. The environmental monitoring of the contaminants seems necessary to understand their sources and impacts. Among a wide variety of organic pollutants present in water,polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and pesticides are of particular importance as widespread, persistent, and toxic contaminants. They are usually present at trace levels in theacquatic surfaces; therefore their detection and control require selective and sensitiveanalytical procedures. The Solid-Phase Extraction (SPE) followed by the Gas-Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) are the most commonly usedtechniques for their analysis in water. Thesis objectives are focused on the development of new analytical methods for the extraction and analysis of these two families of pollutants present in water. To overcone the contraints of the traditional SPE, a new approach was developed consisting on the introduction of the centrifugation in several steps of the procedure. The new method showed practical environmental and economical advantages interms of sample preparation time, simplicity, reduction in solvent use, and cost and isparticularly suitable for routine applications requiring a high sample throughput. Aprogrammed temeperature vaporizing (PTV) injection method was also optimized and validated in order to improve the detection limits for the GC-MS analysis of PAHs. The evaluation of the quality of different water systems in Lebanon including rainwater,groundwater, drinking water and surface water was accomplished in this study.

Les HAP contaminent de nombreux sols de friches industrielles. Leur dissipation par biodégradation est limitée par leur faible disponibilité. Nous avons étudié les facteurs contrôlant cette disponibilité dans les sols ainsi que les variables rhizosphériques qui la font varier. Nous avons préalablement défini que la disponibilité des HAP pouvait être estimée par une extraction en 30 heures sur une résine adsorbante, le Tenax®. Ce protocole a permis de comparer la disponibilité dans trois sols de friche et de déterminer les facteurs de contrôle de celle-ci. Le premier facteur est le diamètre des particules de black carbon qui sont la matrice porteuse de HAP. Ensuite, l’intensité d’agrégation par l’intermédiaire de ciments carbonatés est le deuxième facteur de contrôle important de la disponibilité des HAP. Des expériences de laboratoire ont montré que la disponibilité des HAP peut être influencée par des variables rhizosphériques. Ainsi, l’acidification d’un sol calcaire permet la dissolution des ciments carbonatés et augmente la disponibilité des HAP du fait de la désagrégation. L’alcalinisation quant à elle, augmente la disponibilité en diminuant les forces de sorption et parfois en décondensant la phase organique porteuse de HAP. En plus de son rôle acidifiant, l’acide citrique par ses propriétés complexantes permet d’augmenter la disponibilité des HAP de 40%. Les paramètres modifiés artificiellement au laboratoire ne sont pas toujours aussi facilement contrôlable in situ. Dans des expériences de terrain, nous avons vu qu’une alcalinisation artificielle du sol entraînait l’accroissement de la vitesse de dissipation des HAP. La culture de lupin blanc connu pour exsuder de l’acide citrique dans sa rhizosphère, a permis l’augmentation significative de la dissipation de l’anthracène, résultat très encourageant compte-tenu de la courte durée de culture et la relative phytotoxicité des sols étudiés / PAHs are present in many industrial wasteland soils. Their remediation using biological techniques remains limited because of their low availability. This work identifies some of the factors controlling this availability in soil and proposes management strategies able to modify it, focusing on plant assisted treatment. First, we have shown that PAHs availability can be estimated by a 30 hours extraction using a Tenax® resin. The analysis of PAHs availability for three wasteland soils showed that the size of black carbon particles, which is the main PAHs reservoir, and the aggregation intensity are the two main availability controlling factors. Laboratory experimentation also showed that this availability can be influenced by rhizosphere parameters. Acidification of a calcareous soil, in dissolving the carbonated cement, can increase PAHs availability by desaggregation. Soil alkalinisation, in decreasing sorption forces between PAHs and the solid matrix, may also increase availability. Citric acid has an effect even more pronounced than the pH alone. Its chelating properties can increase PAHs availability by 40%. Some of these laboratory results have been confirmed by in situ experiments. Indeed, a white lupine culture was able to increase anthracene dissipation for one of the tested wasteland soil over a 5 months period

Alpine zooplankton are exposed to a variety of stressors in their natural environment including ultraviolet radiation. Physiological coping mechanisms such as the accumulation of photoprotective compounds provide these zooplankton protection from many of these stressors. Elevated levels of carotenoid compounds such as astaxanthin have been shown to help zooplankton survive longer when exposed to ultraviolet radiation presumably due to the strong antioxidant properties of carotenoid compounds. This antioxidant capacity is important because it may ameliorate natural and anthropogenic stressor-induced oxidative stress. While previous researchers have shown carotenoid compounds impart increased resistance to ultraviolet radiation in populations of zooplankton, little work has focused on the toxicological implications of PAH induced phototoxicity on zooplankton containing high levels of carotenoid compounds. This thesis discusses research studying the role that carotenoid compounds play in reducing PAH induced phototoxicity. By sampling different lakes at elevations ranging from 9,500' to 12,700' in the front range of the Colorado Rocky Mountains, copepod populations containing different levels of carotenoid compounds were obtained. These populations were then challenged with fluoranthene and ultraviolet radiation. Results discussed include differences in survival and levels of lipid peroxidation among populations exhibiting different levels of carotenoid compounds, and the toxicological and ecological implications of these results.

A produção e emissão de poluentes é geralmente derivada da alta atividade humana, por meio da utilização dos recursos naturais, desenvolvimento de infraestrutura e construção, atividades agrícolas, desenvolvimento industrial, urbanização, turismo e uma série de outras atividades. Poluente é tudo o que é introduzido pelo homem, de forma direta ou indireta, de substâncias ou energia que resultem ou possam resultar em efeitos adversos a vida. As principais classes de poluentes são os pesticidas, poluentes orgânicos, nutrientes, óleos, isótopos radioativos, metais pesados, patogênicos, sedimentares, lixo e escombros entre outros. O descarte em efluentes aquáticos é uma prática antiga no modo como lidamos com nossos dejetos e em consequência disso, a maioria dos ambientes aquáticos encontram-se poluídos em maior ou menor grau. Dentre os poluentes orgânicos, encontramos uma classe de moléculas denominadas de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Os HPAs são uma grande família de compostos derivados da fusão de anéis benzênicos que contém dois anéis benzeno fundidos e seus derivados, até estruturas contendo 10 anéis. A toxicidade dos HPAs é resultado de sua hidrofobicidade. Estes compostos podem induzir mudanças conformacionais na estrutura de biomembranas resultando em aumento em sua permeabilidade. Como consequência, a capacidade fotossintética desses organismos é prejudicada podendo levar a sérios distúrbios na cadeia de transporte de elétrons e desacoplamento da fosforilação oxidativa. O Antraceno (ANT) é uma molécula formada pela fusão de 3 anéis benzênicos e é um dos 16 HPAs prioritários segunda a US EPA, e é classificado como muito tóxico para organismos aquáticos e que pode causar efeitos adversos de longo prazo no ambiente aquático. Além disso, ANT é facilmente fotoxidado a produtos ainda mais tóxicos, especialmente quinonas, que interferem na respiração e na fotossíntese, causando problemas no desenvolvimento das algas levando a falência do ecossistema devido à diminuição da biomassa, deficiência de oxigênio e inibição de processos de desintoxicação. A quantidade de informações referentes aos efeitos causados ao metabolismos destes organismos fotossintetizantes é bastante limitada e para suprir esta carência, utilizamos a microalga modelo Chlamydomonas reinhardtii com a finalidade de ampliar o conhecimento dos efeitos tóxicos de antraceno no metabolismo destes organismos utilizando uma abordagem de metabolômica que utiliza GC-MS. Como resposta metabólica a exposição de ANT, ácidos graxos acumularam em C. reinhardtii. De forma semelhante, outra resposta encontrada foi acumulo de aminoácidos. Com exceção de valina, todos os aminoácidos encontrados em nossa análise por GC-MS se acumularam nas culturas expostas a ANT. Outra molécula importante encontrada em nossas análises foi a glutationa, possivelmente causada pela produção de EROs. Muitos ácidos carboxílicos foram encontrados em nossas análises e entre estes, a via metabólica mais impactada foi o ciclo do glioxilato. Juntamente com acumulo de glioxilato, muitos intermediários do ciclo do ácido cítrico foram encontrados tais como succinato e malato. Para tanto, o acumulo de malato é dependente de glioxilato e acetato, presente no meio de cultura. O produto deste gene catalisa a reação entre glioxilato e acetil-CoA formando malato como produto final. Com estes dados, podemos sugerir que para compensar pela fotossíntese deficiente, o metabolismo heterotrófico de acetato produzindo acetil-CoA é uma fonte importante de energia, e a via de glioxilato tem um papel central durante o estresse causado por ANT. Além disso, a incorporação de carbonos através do ciclo do glioxilato pode permitir a síntese de outras moléculas mais complexas como aminoácidos, lipídeos e carboidratos. / The production and emission of pollutant are often derived from human activities, such as utilizing natural resources, developing infrastructure, agriculture and industry among others. Pollutant is defined as substances or energy introduced into the environment by man, directly or indirectly that may result in adverse effects on life. Pollutants can be divided into various classes including organic, nutrients, oils, radioactive isotopes, heavy metals, pathogenic, sediments, garbage among others. Disposal of sewage on water bodies is an old habit of how we deal with our wastes. Consequently, great part of the aquatic environment becomes polluted in various extents. Among the organic pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) represents a class of molecules consisting from two or more fused benzene rings and its by-products. Members of this class of compounds have been identified as exhibiting toxic and hazardous properties. Their toxicity is also due to its hydrophobic property that induces conformational changes on membranes, increasing their permeability. Consequently, the photosynthetic capacity of exposed organisms can be harmed, leading to serious imbalances on their electron chain transport and uncoupling oxidative phosphorylation. Anthracene (ANT) is a PAH formed by three fused benezenic rings and is one of the 16 prioritary PAH according to American and European regulatory agencies. ANT is classified as highly toxic for aquatic organisms causing long term effects on environment. Besides, ANT can be easily photooxidated and its products can be even more toxic, specially quinones, that can interfere on respiration and photosynthesis, leading to problems on algae development and ecosystem collapse caused by low biomass, oxygen deficiency and inhibition of detoxification processes. The amount of information about the effects on metabolism of the photosynthetic organisms is limited. Therefore our main goal was to use the model organism Chlamydomonas reinhardtii in order to gain insights on the toxic effects caused by ANT through GC-MS metabolomics approach. A metabolic response to ANT exposure, lipid accumulates in C. reinhardtii. Similarly to fatty acids, another marked physiological response was amino acids accumulation. With the exception of valine, all amino acids found in our GC-MS analysis showed a marked relative accumulation in cultures exposed to ANT. Another important finding was the high level of glutathione, possibly caused by ROS production. Carboxylic acids were also found in our analysis and among them a highly impacted pathway found was glyoxylate cycle. Toghether with the increase accumulation of glyoxylate, many TCA cycle intermediates, like succinate and malate were found. Furthermore, malate accumulation is dependent of glyoxylate and acetate, present in culture media. The product of this gene catalyse the reaction between glyoxylate and acetyl-CoA forming malate as a final product. Taken all together, our findings suggest that to compensate the photosynthesis inhibition, heterotrophic acetate metabolism was activated producing acetyl-CoA an important energy source, and glyoxylate cycle plays a central role during stress caused by ANT. Furthermore, incorporation of carbon through glyoxylate cycle can enable synthesis of more complex molecules like amino acids, lipids and carbohydrates.