Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans cette thèse, la biodégradation et le devenir des matières organiques lentement biodégradables contenues dans les eaux usées ont été étudiés. La thèse s’est particulièrement penchée sur l’étude du processus d’hydrolyse dans la mesure où plusieurs auteurs considèrent qu’il s’agit du processus limitant durant la dégradation des matières considérées. L’analyse des résultats de la littérature en complétés de ceux que nous avons obtenu en laboratoire a permis d’identifier et ainsi souligner les manques par rapport aux mécanismes qui régissent la dégradation des matières organiques lentement biodégradables. Ensuite, nous avons confronté ces résultats expérimentaux (expériences réalisées en batch sur des substrats type « particules décantables ») aux modèles conventionnels du traitement des eaux mais aussi à d’autres modèles moins usuels afin d’évaluer les performances de ces derniers à décrire l’hydrolyse des différents substrats. La difficulté de ces modèles à décrire la diversité des situations rencontrées nous a amené à développer un nouveau modèle qui tient compte des propriétés physiques et géométriques du substrat et qui permettrait d’améliorer la caractérisation du processus d’hydrolyse. Enfin, nous nous sommes intéressés à la distinction d’une biomasse hydrolytique dans la masse cellulaire totale et de déterminer son origine. Il a été clairement démontré que l’hydrolyse des PSS dans les procédés à boues activées était plus impactée par les bactéries indigènes, initialement adsorbées dans le réseau, que par les bactéries exogènes, en provenance d’un inoculum de boue activées. / In this work, the fate and biodegradation of slowly biodegradable organic matter contained in wastewaters were investigated. The hydrolysis process was particularly targeted as many sources proved that it controls the fate of the considered substrate. First, a synopsis of the literature results related to this topic as well as internal results were investigated especially in terms of respirometric aspects (OUR measurement) in order to identify differences and/or similarities between the experiments and, thus, address gaps in knowledge of the mechanisms that are involved in the hydrolysis of this matter. Then, in the second part of this thesis, experimental data from batch respirometric tests (performed in our laboratory), involving typical slowly biodegradable matter that are found in wastewaters (e.g. Particulate settleable solids, toilet paper…), were confronted to conventional (IAWQ models) and non-conventional models to evaluate the efficiencies of those models to describe the hydrolysis step. In the third part of this thesis, based on hypotheses, a novel conceptual framework was developed in order to enhance the description of the hydrolysis process. The physical properties (density, size, shape) of the components (bacteria and substrate) were taken into account in this model. Finally, in the fourth and last chapter of this thesis, the specific role of each bacterial population involved in the biodegradation of slowly biodegradable organic matter was assessed. It was here clearly evidenced that the hydrolysis of PSS in activated sludge processes appears more influenced by the initially adsorbed bacteria onto the sewage than by the added AS-inoculum concentration.

Les règlements plus stricts pour les rejets d'eaux usées présentent de nouveaux défis technologiques pour le traitement d'eaux usées urbaines et industrielles. Le besoin notamment d‘améliorer la qualité hygiénique de l'eau traitée se fait ressentir en cas de sites sensibles ou de réutilisation. Le bioréacteur à membranes (BRMs) représente une des approches les plus innovatrices pour éviter la présence d'agents pathogènes dans l‘eau en sortie de station. En utilisant des membranes avec un seuil de coupure dans la gamme 0.04~0.2 μm, les bactéries mais aussi les virus sont pratiquement complètement retenus. Si l'encrassement membranaire reste un problème déterminant pour le développement des BRMs, le manque d‘outils de caractérisation en ligne de la qualité et la quantité de biomasse active dans les réacteurs reste un point important pour favoriser le contrôle et l‘optimisation des BRMs. Dans cette étude une méthode originale a été développée pour évaluer la viabilité des boues activées présentes dans un réacteur biologique d‘épuration en complémentarité des informations données par la mesure d'activité respirométrique. Cette méthode permet la distinction entre cellule morte et vivante, la respirométrie pouvant alors distinguée la part active de la biomasse vivante. Le travail expérimental a été conduit dans deux réacteurs biologiques de type chenal d‘oxydation équipés de membranes immergées "airlift oxidation ditch membrane bioreactor" (AOXMBR). Les modules membranaires sont immergés dans un zone aérée où l‘apport d‘air permet à la fois la circulation d‘eau par air-lift, l‘aération du milieu et le nettoyage des membranes par aération. Les essais ont été conduits en mode fermé (batch reactor), alterné (fed batch reactor) et continu. La première partie de l‘étude concerne la caractérisation hydrodynamique du réacteur déterminante en terme de conformité du système pour la circulation des fluides, l‘intensité des transferts et des réactions d‘épuration. Les résultats mettent en avant le rôle de la géométrie de l‘airlift sur la circulation des fluides mais aussi la rétention gazeuse déterminante en terme de transfert d‘oxygène et capacité de nettoyage des membranes. La viabilité et l'activité respirométrique de boues activée ont alors été étudiées sous différentes conditions opératoires. Les résultats ont montré une évolution semblable des deux paramètres en fonction des conditions imposées. Ceci confirme l‘intérêt de la mesure de viabilité qui peut être conduite en ligne sur le système, à la différence de la mesure par respirométrie qui nécessite une procédure spécifique plus ou moins complexe. Toutefois, les essais ont montré aussi qu‘une concentration en biomasse importante était nécessaire dans le bioréacteur pour que la viabilité soit mesurable. Les résultats ont aussi montré que la viabilité et l'activité augmentent avec la charge organique (Cv). Cette variation était conforme à l'augmentation des matières volatiles en suspension MVS et de la vitesse de consommation d‘oxygène OUR. Lors de diminution de charge organique, la concentration de protéine dans le milieu a changé inversement avec la viabilité de la biomasse. De possibles améliorations de l'instrument de mesure en ligne de la viabilité et de l'activité de boues activées dans les bioréacteurs sont également discutées. Les performances épuratives mesurées ont confirmé la grande capacité épuratoire d‘un BRM, toutefois, travailler à très forte charge engendre une dynamique de colmatage intense qu‘il faut maîtriser. / In this study a novel method was developed to assess the viability of activated sludge present in a biological treatment process and signify its complementarity from respirometric activity. This method allows the distinction between viable vs. dead and inactive vs. active microbial cells in biomass population and can be used for a better and more efficient control of the biological activity especially in MBR systems.For this purposed two airlift oxidation ditch membrane bioreactors (AOXMBR), were designed and constructed. They were equipped with flat sheet, membranes directly immersed in the airlift section where the air injection induced sludge aeration, water circulation and continuous membrane cleaning.To evaluate the relevance of the batch, fed-batch and AOXMBR) were carried out in order to obtain a better understanding of biomass characteristic for MBR performance.Firstly, for determining the treatment capacity of the proposed AOXMBR is important to understanding of the hydrodynamic characteristics of the system. And impact of design parameter on hydrodynamic characterization of the system was investigated. The results showed the gas holdup and liquid velocity increased with increase in superficial gas velocity and decrease in distance from aeration zone. Furthermore, gas holdup and liquid velocity in downcomer section did not show any significant variations with change in the top to bottom clearance ratio. The riser gas holdup data was related to the superficial gas velocity and the top to bottom clearance ratio data. Also, the downcomer gas holdup was related to superficial gas velocity and distance from airlift section.Secondly, viability and respirometric activity of activated sludge under different activated sludge conditions (batch, fed-batch) at high cell density as the model of membrane bioreactors were investigated. The results showed the same downward trend for both these parameters (viability and respirometric activity) which was due to quantitative and qualitative changes in the microbial culture in the activated sludge. Based on different fed of substrate for each experimental run (batch, fed-batch), operational variables showed significant influence in viability and activity of activated sludge. Also, the effect of changing physicochemical condition.on viability and respirometric activity was investigated. The results showed that respirometric activity was affected more strongly by temperature than viability.Thirdly, biological performance of AOXMBR was carried out.Finally, base on data obtained in the last experiment, in this part the capacitance sensor used as the on-line monitoring of viability of activated sludge in AOXMBR. Results showed that viability and activity were increased with organic loading rate (OLR) increasing until 5 kg COD m-3 d-1. This variation was in accordance with increasing of MLSS, MLVSS and OUR. The results also showed that the viability of biomass decreased when reducing the organic loading rate from 5 to 4 kg COD m-3 d-1. Also, protein concentration in system changed inversely with activated sludge viability.The possible reasons are discussed for future improvements online instrument for measuring viability and activity of activated sludge in biological wastewater. Summary of the principal results and novelty of this thesis obtained in this study: The porposed system would reward improved efficiency across the oxidation ditch, airlift and membrane bioreactor. The AXOMBR is a suitable system for operating at high organic laoding rate. However, the suddenly reduction of OLR affects on viability of activated sludge. The specific characterization of the system is capable of working at three different zone: aerobic, anoxic and anaerobic zone. Also, the time of operating at each zone can be changed with superficial gas velocity top to bottom clearance.

Les facteurs de stress biotiques, tels que les parasites, peuvent affecter le fitness d’un animal en modifiant le comportement et la physiologie de l’hôte. Puisque les parasites sont omniprésents et ont des impacts importants sur les communautés écologiques, il importe de comprendre comment et dans quelle mesure ils modifient la vie de leurs hôtes. Ainsi, l’étude de la capacité de performance d’un hôte parasité par le biais de la physiologie et du comportement pourrait fournir une compréhension plus mécanistique des changements phénotypiques de l'hôte pendant l'infection. Nous avons utilisé des crapets-soleil (Lepomis gibbosus) infectés par des trématodes et cestodes comme système modèle pour étudier les effets des endoparasites sur les traits métaboliques et le comportement de fuite de l'hôte. Les traits de performance métaboliques aérobiques (taux métabolique standard et maximal, capacité aérobique) et de performance de fuite (réactivité et temps de réponse à une attaque aérienne simulée) ont été mesurés chez les poissons à travers un gradient d'infection visible (c.-à-d. la prévalence de points noirs sur les poissons) et d’infection non-visible (c.-à-d. causée par des endoparasites, cestodes et trématodes, non-apparents mais quantifiés post-mortem) à l'aide de respiromètres et d'arènes comportementales. Nous avons démontré que la charge parasitaire influence les performances physiologiques et comportementales des crapets-soleil. Nous avons observé une diminution significative des taux métaboliques standard et maximal le long d’un gradient d'infection par des endoparasites non-visibles, mais pas pour une infection visible de type point noir. L'intensité de l'infection par les endoparasites non-visibles était également liée à une diminution de la réponse à une attaque aérienne simulée. Nos résultats suggèrent que l'incorporation de l'infection parasitaire dans les études écologiques, physiologiques et comportementales s’avère essentielle pour identifier et comprendre les causes de la variation des caractères intraspécifiques au sein des populations sauvages. / Biotic stressors, such as parasites, can affect an animal’s fitness through changes to their host’s behaviour and physiology. Since parasites are ubiquitous and have significant impacts on ecological communities, it is important to understand how and to what extent they alter the lives of their hosts. Thus, studying how host performance capacity is affected by parasites through physiology and behaviour could provide a more mechanistic understanding of host phenotypic changes during infection. We used pumpkinseed sunfish, Lepomis gibbosus, infected with endoparasites, including trematodes (the causal agent of black spot disease), as a model system to study the effects of infection on host aerobic metabolic performance and escape behaviour. Aerobic metabolic performance traits (standard and maximum metabolic rate, aerobic scope) and escape response performance traits (responsiveness and response latency to a simulated aerial attack) were measured in fish from across a gradient of visible endoparasite infection (i.e. trematodes causing black spot disease) and non-visible infection (i.e. internal cestodes and trematodes quantified post-mortem) using custom-built respirometers and behavioural arenas. Here, we demonstrate that parasite load is related to the physiological and behavioral performances of wild caught pumpkinseed sunfish. We find a significant decrease in standard metabolic rate and maximal metabolic rate along the gradient of non-visible endoparasite infection but not for visible infection with black spot. Non-visible endoparasite infection intensity was also related to decreased responsiveness to a simulated aerial attack. Our results provide further confirmation that incorporating parasite infection in ecological, physiological and behavioural studies is critical for understanding the causes of intraspecific trait variation in wild animal populations.

Les poissons vivant au sein d’une rivière sont soumis à des variations circadiennes de température pouvant influencer la croissance, la digestion et le métabolisme standard. Les modèles bioénergétiques utilisant les fonctions métaboliques pour déterminer la croissance d’un poisson ont souvent été élaborés avec des poissons acclimatés à des températures constantes. Ces modèles pourraient sous-estimer l’énergie dépensée par un poisson soumis à des températures fluctuantes. En utilisant la respirométrie par débit intermittent, les objectifs de ce travail étaient : (1) de quantifier les différences entre les taux métaboliques standards de poissons acclimatés à une température constante (20.2 oC ± 0.5 oC) et à des fluctuations circadiennes de température (19.8 oC ± 2.0 oC; 19.5 oC ± 3.0 oC) et (2) comparer deux méthodologies pour calculer les taux métaboliques standards de poissons sujets aux fluctuations circadiennes de températures : respirométrie (a) en température constante ou (b) en température fluctuante. Les poissons acclimatés à des fluctuations circadiennes de température ont des taux métaboliques standards plus élevés que des poissons acclimatés à une température constante. À 20.2 oC ± 0.5 oC, les taux métabolique standards ont été de 25% à 32% plus bas pour des poissons maintenus à une température constante que pour des poissons gardés sous des fluctuations circadiennes de température. Les méthodologies utilisées pour estimer les taux métaboliques standards de poissons sujets aux fluctuations de température offrent des résultats similaires. / Fish that inhabits river are subjected to circadian fluctuations in water temperature. These fluctuations can influence growth, digestion and metabolic processes. Bioenergetic models are traditionally modeled using data recorded from fish kept at constant water temperatures. These models could underestimate the energy spent by fish subjected to fluctuating temperatures. Thus, with intermittent-flow respirometry, the objectives of this study were to: (1) quantify the differences between standard metabolic rates of fish acclimatized to a constant temperature (20.2 oC ± 0.5 oC) and two circadian fluctuating temperatures (19.8 oC ± 2.0 oC; 19.5 oC ± 3.0 oC) and (2) compare two methodology for calculate standard metabolic rates of fish subjected to circadian fluctuating temperatures: intermittent-flow respirometry with (a) constant temperature or (b) fluctuating temperatures. Fish held at circadian fluctuating temperatures have higher standard metabolic rates than fish acclimatized to a constant temperature. At 20.2 oC ± 0.5 oC, standard metabolic rates was 25% to 32% lower for fish held at constant temperature than for fish held under circadian fluctuations. However, results of the two different strategies used to calculate standard metabolic rates of fish subjected to circadian fluctuating temperatures did not differ.

Les poissons vivant au sein d’une rivière sont soumis à des variations circadiennes de température pouvant influencer la croissance, la digestion et le métabolisme standard. Les modèles bioénergétiques utilisant les fonctions métaboliques pour déterminer la croissance d’un poisson ont souvent été élaborés avec des poissons acclimatés à des températures constantes. Ces modèles pourraient sous-estimer l’énergie dépensée par un poisson soumis à des températures fluctuantes. En utilisant la respirométrie par débit intermittent, les objectifs de ce travail étaient : (1) de quantifier les différences entre les taux métaboliques standards de poissons acclimatés à une température constante (20.2 oC ± 0.5 oC) et à des fluctuations circadiennes de température (19.8 oC ± 2.0 oC; 19.5 oC ± 3.0 oC) et (2) comparer deux méthodologies pour calculer les taux métaboliques standards de poissons sujets aux fluctuations circadiennes de températures : respirométrie (a) en température constante ou (b) en température fluctuante. Les poissons acclimatés à des fluctuations circadiennes de température ont des taux métaboliques standards plus élevés que des poissons acclimatés à une température constante. À 20.2 oC ± 0.5 oC, les taux métabolique standards ont été de 25% à 32% plus bas pour des poissons maintenus à une température constante que pour des poissons gardés sous des fluctuations circadiennes de température. Les méthodologies utilisées pour estimer les taux métaboliques standards de poissons sujets aux fluctuations de température offrent des résultats similaires. / Fish that inhabits river are subjected to circadian fluctuations in water temperature. These fluctuations can influence growth, digestion and metabolic processes. Bioenergetic models are traditionally modeled using data recorded from fish kept at constant water temperatures. These models could underestimate the energy spent by fish subjected to fluctuating temperatures. Thus, with intermittent-flow respirometry, the objectives of this study were to: (1) quantify the differences between standard metabolic rates of fish acclimatized to a constant temperature (20.2 oC ± 0.5 oC) and two circadian fluctuating temperatures (19.8 oC ± 2.0 oC; 19.5 oC ± 3.0 oC) and (2) compare two methodology for calculate standard metabolic rates of fish subjected to circadian fluctuating temperatures: intermittent-flow respirometry with (a) constant temperature or (b) fluctuating temperatures. Fish held at circadian fluctuating temperatures have higher standard metabolic rates than fish acclimatized to a constant temperature. At 20.2 oC ± 0.5 oC, standard metabolic rates was 25% to 32% lower for fish held at constant temperature than for fish held under circadian fluctuations. However, results of the two different strategies used to calculate standard metabolic rates of fish subjected to circadian fluctuating temperatures did not differ.

La bio-augmentation des stations d’épuration est parfois envisagée pour faire face à des situations transitoires au cours desquelles la capacité nitrifiante des boues activées est insuffisante pour traiter efficacement la charge reçue par l’installation. Le succès de cettestratégie repose sur l’activité nitrifiante de la biomasse ajoutée ainsi que sur sa capacitéd’adaptation et de maintien dans les boues activées en place.L’objectif de ce travail était d’évaluer la possibilité d’adaptation des micro-organismes d’une solution commerciale nitrifiante dans une station d’épuration municipale à très faible charge.Les populations nitrifiantes composant la solution étudiée ont été comparées à celles des boues activées de treize stations d’épurations, échantillonnées en été et en hiver. Une démarche couplant des outils de la biologie moléculaire et du génie des procédés a été mise en oeuvre afin d’analyser et de comparer ces populations selon trois axes : diversité, abondance et activité. Cette comparaison a été complétée par une expérience de bio-augmentation en réacteur fermé. D’après les profils obtenus en DGGE, les communautés nitrosantes des stations d’épuration à très faible charge sont généralement dominées par une même espèce appartenant au groupe Nitrosomonas oligotropha.Les biomasses nitrosantes et nitratantes ont été chacune estimées entre 0,5 et 3,5 % de la biomasse totale des boues activées par marquage FISH. La solution commerciale comporteune seule espèce nitrosante, du groupe N. europaea, qui représente 45 % de sa biomasse.Les analyses cinétiques, réalisées par suivi direct des vitesses de réaction (analyses chimiques) et/ou par respirométrie, indiquent que N. europaea adopte une stratégie de type –r contrairement aux bactéries autochtones des boues activées (stratégie de type –K). Ces résultats expérimentaux laissent supposer une faible capacité d’adaptation de la biomasse nitrifiante de cette solution commerciale aux conditions environnementales des stationsd’épuration à très faible charge. En revanche, l’expérience de bio-augmentation a montré sa capacité d’intégration aux flocs, et le maintien de son activité lors de son mélange à des boues activées. / Bio-augmentation is sometimes proposed to cope with transient situations in wastewatertreatment plants, when the nitrifying capacity of the autochthonous biomass is insufficient totreat the nitrogen load.The success of such a strategy is conditioned by the nitrifying activity of the added biomass,its adaptation to local conditions and its residence time in the system.This work aimed at evaluating the adaptation of nitrifying microorganisms from a commercialsolution in very low loaded municipal wastewater treatment plant. Nitrifying populations ofthe studied solution were compared to those of thirteen wastewater treatment plants (activatedsludge), observed in summer and in winter. The analysis and the comparison of the biomasseswere performed using tools from two disciplines: molecular biology and processengineering. Three points were especially characterised: the diversity, abundance and activityof the biomasses. A bio-augmentation experiment performed in a batch reactor completed thecomparison. DGGE profiles showed that Ammonia Oxidising Bacteria (AOB) communities from lowloaded wastewater treatment plants are mostly dominated by the same species related to theNitrosomonas oligotropha.The abundance of ammonia oxidising bacteria and of nitrite oxidising bacteria, estimatedusing the FISH technique, was almost similar, ranging from 0.5 to 3.5 % of the total biomass.The AOB species present in the commercial solution is identified as Nitrosomonas europaea,and represents 45 % of the solution’s total biomass.Kinetic analyses carried out by chemical analysis and/or by respirometry indicate that N.europaea behave as –r strategist, whereas activated sludge’s bacteria are –K strategist. These results suggest a slight adaptation capacity of the commercial solution’s nitrifyingbiomass to environmental conditions prevailing in low loaded municipal wastewater treatmentplants. On the other hand, bio-augmentation experiment showed the capacity of the addedmicroorganisms to integrate the activated sludge flocs and to maintain its activity when addedto activated sludge.

The rapid urbanization and industrialization has led to an increase of disposal petroleum hydrocarbons (PHC) and trace elements (TE) into the environment. These pollutants are considered as the most toxic contaminants in the world due to their persistence in the environment, and the long range of toxicological effects for living beings when their concentrations exceed critical thresholds. Recent concerns regarding the environmental contamination have initiated the development of several remediation technologies, including physico-chemical, biological and Dig and Dump approaches. In my thesis, gentle soil remediation options (GRO) were investigated at different scales for the reclamation of PHC and TE co-contaminated soil. In the first part of my thesis, laboratory experiments were performed to characterize PHC and TE contaminated soil as well as the indigenous microorganisms (bacteria and fungi) present in these contaminated soils. It was found that the studied aged contaminated soil had a negative effect on earthworm’s development and Lepidium sativum biomass. Moreover, a high respiration of microorganisms attributed to the transformation/ mineralization of organic matter or/and organic pollutants was observed. This presence of viable microorganisms suggested an adaptation of microorganisms to the contaminant. Further results showed that the long-term exposure of soil microorganisms to high PHC concentration and the type of isolation culture media did not influence the ability of isolates to effectively degrade PHC. However, phylogenic affiliation had a strong effect on PHC biodegradation. In the second part of my thesis, preliminary studies in greenhouse trials were performed to investigate the ability of Medicago sativa assisted by compost in the greenhouse aided-phytoremediation of PHC and TE. The results clearly showed that compost amendment into the soil promoted PHC degradation, M. sativa growth and survival, and phytoextraction of TE. Residual risk assessment after the phytoremediation trial also showed a positive effect of compost amendment on plant growth and earthworm development. Pilot-scale ecopile experiment carried out in the third part of this thesis allow a reduction of up to 80% of PHC and 20% of metals after 17 months. My thesis showed that alfalfa (M. sativa) and sunflower (Helianthus annus) plants were suitable for phytodegradation of PHC and phytoextraction of TE. The outcomes of my thesis can be extend to other plants and they bring a new level of understanding that can be helpful for further full-scale phytoremediation studies. / L'urbanisation rapide et les activités industrielles ont abouti à la contamination de l’environnement par les hydrocarbures pétroliers (HP) et les éléments traces (ET). Ces composés sont particulièrement toxiques en raison de leur persistance dans l'environnement, et de leurs effets toxicologiques sur les êtres vivants quand les concentrations de ceux-ci dépassent des seuils critiques. Les préoccupations de plus en plus croissantes sur la contamination de l'environnement ont favorisé le développement de plusieurs technologies de remédiation des sites contaminés par les approches biologiques, physico-chimiques et par l’excavation et l’entreposage. Dans cette thèse, des options douces d'assainissement des sols (ODA) ont été utilisées à différentes échelles pour la remédiation des sols contaminés par des mélanges des HP et des ET. Dans la première partie de ma thèse, des expériences en laboratoire ont été effectuées dans le but de caractériser les sols contaminés et les micro-organismes autochtones (bactéries et champignons) qu’ils contiennent. Malgré la contamination ancienne du sol, les résultats obtenus montrent des effets négatifs des contaminants sur le développement des lombrics et la biomasse de Lepidium sativum. En outre, une respiration élevée de microorganismes, attribuée à la transformation / minéralisation de la matière organique et / ou des polluants organiques a été observée. Cette présence de micro-organismes viables dans les sols contaminés suggère leur adaptation aux contaminants. Toutefois, d'autres résultats ont montré que l'exposition à long terme des microorganismes du sol à de fortes concentrations en HP et le type de milieu de culture utilisé pour l'isolation n'influencent pas la capacité des isolats microbiens à dégrader efficacement les HP. Cette capacité de biodégradation des HP est liée à la phylogénie des microorganismes. Dans la deuxième partie de cette thèse, les études préliminaires en serre ont été réalisées dans le but d’évaluer l’efficacité de phytoremédiation en utilisant Medicago sativa assistée par l’ajout du compost. Les résultats ont montré dans cette expérience que l’ajout du compost dans le sol favorise la dégradation des HP, la croissance et la survie de M. sativa, ainsi que la phytoextraction des ET. L’évaluation des risques résiduels après la phytoremédiation a également montré un effet positif de l'amendement du sol en compost sur la croissance des plantes et le développement des lombrics. L’expérience pilote réalisée sur le terrain dans la troisième partie de ma thèse a permis une réduction de 80% des HP et de 20% des ET après 17 mois. Ma thèse a démontré que la luzerne (M. sativa) et le tournesol (Helianthus annus) sont des choix judicieux de plantes pour la phytodégradation des HP et pour la phytoextraction des ET. Les résultats qui en résultent sont utiles pour d’autres études de phytoremédiation à grande échelle. / Den snabba urbaniseringen och industrialiseringen har lett till en ökning av petroleumkolväten (PHC) och olika spårämnen (TE) i miljön. Dessa föroreningar anses vara de mest giftiga föroreningarna i världen på grund av att de stannar kvar i miljön samt att de har toxikologisk påverkan på levande varelser. På senare tid har oron för dessa miljöföroreningar lett till utvecklingen av flera saneringstekniker, såsom fysiska, kemiska och biologiska metoder. I denna avhandling undersöktes enkla marksaneringsalternativ (GRO) på olika nivåer, för återvinning av PHC och TE från förorenad jord. I den första delen av denna avhandling, utfördes laboratorieförsök för att karakterisera PHC- och TE-förorenad jord samt av de inhemska mikroorganismerna (bakterier och svampar) som förekommer i dessa förorenade jordar. Det konstaterades att den studerade förorenade jorden hade en negativ inverkan på daggmaskars utveckling och biomassan av L. sativum. Dessutom kunde den höga respirationen bland mikroorganismerna tillskrivas omvandlingen och mineraliseringen av organiskt material och/eller de organiska föroreningar som observerades. Denna närvaro av livsdugliga mikroorganismer antydde att mikroorganismerna anpassat sig till föroreningssituationen på platsen. Ytterligare resultat visade dock att den långvariga exponeringen av höga PHC-koncentrationer i isolerade odlingsmedier, för mikroorganismer i jorden, inte påverkade förmågan för dessa att effektivt bryta ned PHC. Dock hade den fylogenetiska tillhörigheten en stark påverkan på bionedbrytning av PHC. I den andra delen av denna avhandling genomfördes preliminära studier i växthus där förmågan hos M. sativa undersöktes, med hjälp av kompost, gällande den växthusstödda fytosaneringen av PHC och TE. Resultaten visade att inblanding av kompost i jorden främjade nedbrytningen av PHC, tillväxten och överlevnadsgraden av M. sativa och fytoextraktion av Pb. Återstående riskbedömning efter fytosaneringen visade också en positiv effekt, när komposten användes, på växternas tillväxt och daggmaskarnas utveckling. Ett experiment med eco-bädd utfördes för den tredje delen av avhandlingen. Denna studie visade på en minskning på upp till 80% av PHC och 20% av metallerna. Denna avhandling visar att M. sativa och H. annus var lämpliga för nedbrytning av PHC och fytoextraktion av Pb och Cu. Resultaten från denna avhandling förväntas vara användbara för ytterligare studier av fytoremediering i fullskala.

En général, le métabolisme des poissons est estimé à des valeurs de température constantes, mais les effets de fluctuations journalières de température similaires à celles retrouvées en milieu naturel semblent peu connus. Les objectifs du présent mémoire sont de quantifier les effets de la température moyenne d’acclimatation et d’évaluer les effets de l’historique thermique des individus, sur les réponses métaboliques de tacons de saumon Atlantique (Salmo salar) aux fluctuations journalières de la température. Des tacons provenant de deux rivières, une fraîche et une chaude, ont été acclimatés à un maximum de quatre régimes thermiques (constant 15 °C ou 20 °C, fluctuant 15 °C ± 2.5 °C ou 20 °C ± 2.5 °C) et leur taux métabolique standard estimés par respirométrie par débit-intermittent. Les fluctuations journalières de température (15 °C ± 2.5 °C) près de l’optimum thermique pour cette espèce (16 °C) n’affectent pas le taux métabolique standard. À l’opposé, les fluctuations journalières de température plus chaudes (20 °C ± 2.5 °C) augmentent de 35.4% le taux métabolique standard des tacons de la rivière plus chaude, mais pas ceux des poissons de la rivière fraîche. Ainsi, la température moyenne à laquelle sont acclimatés les poissons peut affecter leur réponse métabolique aux fluctuations journalières de température, mais cette réponse peut varier entre populations provenant de rivières présentant des régimes thermiques différents. Enfin, grâce aux données de métabolisme précédemment estimées, un modèle de métabolisme standard a été développé pour des tacons de saumon Atlantique soumis à des fluctuations journalières de température. / Usually, fish metabolism is evaluated under constant values of temperature, but the effects of daily temperature fluctuations similar to those found in natural environment on metabolism seems to be much less understood. The goals of this study are to quantify the effects of the mean acclimation temperature and to assess the effects of the thermal history on the metabolic response of Atlantic salmon (Salmo salar) parr to daily fluctuations of water temperature. Atlantic salmon parr originating from two rivers, one cool and one relatively warm, were acclimated to up to four thermal regimes (constant 15 °C or 20 °C, daily fluctuating 15 °C ± 2.5 °C or 20 °C ± 2.5 °C) and their standard metabolic rate was estimated using intermittent-flow respirometry. Daily temperature fluctuations (15 °C ± 2.5 °C) near this species’ thermal optimum (16 °C) do not influence standard metabolic rate. In contrast, daily fluctuations of higher temperature (20 °C ± 2.5 °C) do increase standard metabolic rate by 35.4% for fish from the warmer river, but not for fish from the cooler river. Therefore, the mean temperature to which fish are acclimated may affect their responses to daily fluctuations of water temperature, but this response may vary between populations originating from rivers having different thermal regimes. Using standard metabolic rates previously estimated, a standard metabolic rate model was developed for Atlantic salmon parr exposed to daily fluctuations of temperature.