L’entretien des voies navigables en France nécessité des opérations régulières de curage des sédiments. Ces boues de dragage ont parfois été déposées sur des sols nus, sans précaution préalable ou traitement. Cela peut poser des problèmes environnementaux (présence de polluants métalliques), surtout lorsque les sédiments proviennent de zones industrielles et minières comme c’est le cas pour le site étudié (Nord-Pas-de-Calais). L’un des risques principaux est le transfert d’éléments traces métalliques (ETM) dans le sol sous-jacent jusqu’à la nappe. L’objectif de cette étude est d’identifier et de caractériser les porteurs minéralogiques des ETM (limités ici à Zn et Pb) en combinant diverses techniques analytiques chimiques et spectroscopiques. Dans ce travail, nous montrons que dans le cas d’un matériau complexe comme l’anthroposol étudie, il est important d’avoir une approche méthodologique multi-échelle. Pour mener à bien cette étude, nous avons donc réalisé des analyses sur le terrain, des mesures en laboratoire (extractions chimiques séquentielles, DRX, MEB, MSE) et des expériences sur synchrotron (principalement XRF et XANES). Nous avons pu identifier différentes phases porteuses de Zn et Pb, mais nous n’avons pas observe d’évolution nette en fonction de la profondeur. Nous donnons pour finir, diverses pistes pour continuer ce travail. / Sediments originating from periodic dredging of waterways were traditionally deposited on soil without specific precaution or planed treatments. It may be of environmental concern especially when they came from areas historically contaminated with metallic pollutants like in the north French coal basin which is also well industrialised. The main risk is a migration Metallic Trace Elements (MTE) in the underlying soil and groundwater. This study aims to identify and characterise the mineralogical bearing phases of the MTE (limited here to Zn et Pb) by combining various techniques, analytical, chemical and spectroscopic. In this work, we show that in the case of a complex material as our studied anthroposol, it is important to have a multi-scale. Then, we have carried out field analyses, laboratory studies Sequential chemical extraction, XRD, SEM and EPMA) and synchrotron radiation experiment (mainly XRF and XANES). We have indentified various bearing phases of Zn and Pb, but we didn’t observe any clear evolution as a function of the depth. To conclude, we give several directions for completing this work.

Dans le cadre du changement climatique global, mieux comprendre les interactions Hommes/Environnement/Climat au sud-ouest du Groenland est aujourd’hui un enjeu majeur pour développer des stratégies d’adaptation tout en préservant au mieux les écosystèmes. Pour cela, une approche rétrospective a été réalisée sur trois séquences lacustres retraçant l’histoire paléo-environnementale sur les 5000 derniers millénaires. Le lac d’Igaliku (N61°00’22’’, O45°26’28’’), situé à 2 km de la capitale épiscopale médiévale au cœur de la région agricole groenlandaise, a une sédimentation principalement influencée par les activités anthropiques. Un inventaire moléculaire complet a été réalisé sur cette séquence pour caractériser les dynamiques agropastorales passées et leurs impacts sur les écosystèmes. Les biomarqueurs fécaux identifié ont notamment permis de mettre en évidence deux phases agropastorales majeures (la période d’occupation viking et la période récente) séparées par le Petit Âge Glaciaire (PAG), pratiquant un élevage prédominant d’ovins. Les biomarqueurs moléculaires de végétation (n-alcanes, acétates de triterpényles) couplées à des données palynologiques montrent une réduction du couvert arbustif au cours de ces deux phases. Par ailleurs, les biomarqueurs d’érosion des sols (TTHCs) couplées aux données sédimentaires indiquent une érosion drastique qu’autour des années 1980 lors de la création de parcelles de fourrage par labour mécanisé. De même, ce n’est que sur le dernier siècle qu’une altération de l’état trophique du lac d’Igaliku associée à des pratiques de fertilisation des parcelles de fourrage est observée avec une augmentation des chaines courtes d’n-alcanes et plus particulièrement des diatomées mésotrophes. Les lacs de Qallimiut (N60°43’27’’, O45°23’12’’) et de Little Kangerluluup (N60°38’32’’, O45°38’11’’), situés en contexte faiblement anthropisé, sont alimentés par des tributaires à forte variabilité hydrologique. Ils correspondent à des systèmes sédimentaires dominés par des apports clastiques sous contrôle climatique dominant. Afin d’améliorer la résolution spatiale et temporelle des changements climatiques holocènes dans cette région, une étude sédimentaire multi-paramètre a été réalisée sur ces deux sites. Des analyses pétrophysiques, granulométriques, minéralogiques et géochimiques ont mis en évidence des niveaux de crues fréquents au cours des épisodes froids et humides comme la transition Milieu/Fin de l’Holocène (ca. 2500 BC), la transition Sub-boréal/Sub-atlantique (ca. 700 BC) et le PAG (entre ca. 1300 AD et ca. 1900 AD), synchrones à des périodes de minimas solaires. Ces épisodes de détériorations climatiques ont particulièrement influencé les sociétés humaines successives installées dès ca. 2500 BC au Groenland. Un maximum de fréquence de crues et une baisse drastique des températures sont notamment enregistrés pendant le PAG, indiquant qu’il s’agit de l’épisode le plus froid enregistré au sud du Groenland au cours de la seconde moitié de l’Holocène, responsable en grande partie de l’abandon de ces terres par les agriculteurs vikings au milieu du XVème siècle. / In the current context of global change, understanding the interactions between Human/Environment/Climate is necessary to develop adaptive strategies and preserve ecosystems. A retrospective approach is therefore realized in three lacustrine cores to reconstruct the paleo-environmental history during the last five millennia. Lake Igaliku (N61°00’22’’, W45°26’28’’), located at 2km from the medieval episcopal cathedral in the historical farming center, has a sedimentation mainly driven by anthropogenic activities. A complete molecular inventory has been made on this sequence to characterize past agropastoral dynamics and their impacts on south Greenlandic ecosystems. The identified fecal biomarkers revealed two agropastoral phases, during the Norse settlement and recently, separated by the Little Ice Age (LIA) and mainly characterized by sheep breeding. Vegetation molecular biomarkers (n-alkanes, triterpenyl acetates) and palynological data showed a reduction of trees and shrubs cover during these two periods especially. Erosion biomarkers (TTHCs) and sedimentological data identified only one drastic erosion in the 1980s synchronous with the mechanized creation of fodder parcels. Moreover, an eutrophication of the lake waters was recorded with short chain length n-alkanes and mesotrophic diatoms. Lake Qallimiut (N60°43’27’’, W45°23’12’’) and Little Kangerluluup (N60°38’32’’, W45°38’11’’), less impacted by anthropogenic activities, are fed by major streams influenced by hydrological variations. Their sedimentation is therefore mainly driven by climate changes. To improve the temporal and spatial resolution of climate changes during the Holocene, a multi-proxy sedimentological study was made on these two sites. Petrophysical, mineralogical and geochemical analyses have identified flood events especially occurring during cooler and wetter periods such as the Middle to Late Holocene transition (ca. 2500 BC), the Sub-boreal/Sub-atlantic transition (ca. 700 BC) and the LIA (between ca. AD 1300 et ca. AD 1900). These climate pejorations have impacted local human societies. For example, during the LIA, a maximum of flood events and drop of temperatures are recorded, partly responsible of the Norse demise.

Le secteur du transport maritime assure le plus grand volume des échanges commerciaux entre la Tunisie et des pays du monde entier. L’entretien régulier des ports, particulièrement par le dragage des sédiments qui s’y accumulent, est indispensable pour garantir une circulation maritime fluide et sécuritaire. En Tunisie, les sédiments dragués sont soit rejetés en mer soit mis en dépôts terrestres. Bien que le rejet en mer soit interdit dans certains cas, par les critères environnementales adoptés, il constitue la solution la plus économique et donc la plus fréquemment utilisée. Dans le cadre de cette étude les sédiments de deux ports : le port de Radès et le port de Gabès ont été caractérisés en vue de comprendre leurs comportements et proposer au moins à un des deux cas une nouvelle alternative de gestion à savoir une valorisation dans un matériau de construction ou routier. Une telle solution doit présenter un grand intérêt économique et environnemental. Les sédiments du port de Radès sont étudiés car ils représentent le plus grand volume des sédiments dragués en Tunisie et que ce port est le plus important dans l’activité du transport marin. Les sédiments du port de Gabès sont considérés dans cette étude car ils posent un grand problème écologique à cause des rejets industriels. La caractérisation a concerné la détermination et l’analyse des propriétés physiques, minéralogiques, chimiques et environnementales des sédiments. Cette étude a permis de dresser des fiches synoptiques assez complètes des propriétés des sédiments du port de Radès et du port de Gabès / Commercial harbors, which represent the basis for numerous exchanges of goods and services at the national and international levels, play a key role in the Tunisian economy. Then, dredging of accumulated sediments has always been required to have a proper functioning of trade by sea. These sediments are either discarded at sea or landfilled. Disposal at sea is prohibited for polluted sediments but it remains the most adopted solution in Tunisia as it is the cheapest one.The objective of this research project is to study the environmental and geotechnical characteristics of sediments dredged from two Tunisian harbors: Rades and Gabes and to find new paths of management of at least one of these dredged sediments. Focus is made on the possibility of a recycling method, which consists in the reuse of sediments as added product in construction or road materials. This solution should have a great economic and environmental interest. The first harbor represents the main facility place in the national transport chain. The second one is selected as its sediments present a serious ecological constraint caused by the discharge of wastes into the marine environment. Physical, chemical, mineralogical and environmental characteristics are determined in order to draw up an accomplished synopsis of studied sediments

Le bassin amazonien est considéré au niveau mondial comme l'un des principaux apports de sédiments à l'Océan Atlantique. Comprendre la distribution spatiale et temporelle des flux sédimentaires est l'objectif de cette étude pour laquelle on a choisi quatre stations hydrométriques de suivi réparties tout au long de l'Amazone depuis sa formation au Pérou jusqu'à environ 800 km de son embouchure au Brésil (Óbidos). Pour atteindre cet objectif, on a mis en place pour chaque station un échantillonnage décadaire en surface et une exploration totale de leur section à différentes périodes de l'année. Des profils de turbidité et des échantillons pour la granulométrie sur toute la section faisaient également partie de ce suivi. Sur les stations andines et sub-andines, la turbulence de l'écoulement jointe aux faibles profondeurs permet l'ascension de sédiments grossiers vers la surface. Par conséquent, on observe une relation directe entre la concentration de sédiments en suspension de surface et la concentration moyenne dans la section, ce qui permet un calcul simple des flux sédimentaires et d'arriver à une valeur de 540 Mt/an pour qui concerne l'apport du basin péruvien de l'Amazone. Dans la plaine brésilienne, le contexte change, les profondeurs moyennes se situent entre 40 et 100 m de telle sorte que la présence de sable en surface est quasi nulle. Cependant, l'analyse des résultats à la station d'Óbidos montre qu'il existe une relation directe entre la concentration de sédiments de surface et la concentration moyenne de sédiments fins dans la section alors que la concentration moyenne de sédiments grossiers dans la section est, elle, em relation directe avec le débit liquide. En différenciant ainsi le calcul suivant ces deux types de sédiments, on arrive à une valeur de flux de 1100 Mt/an transitant par Óbidos, dont 60% correspond au flux des sédiments fins et 40% aux grossiers. On a utilisé la turbidité pour par courbes de calibration em funtion da granulometrie parvenir aux valeurs de concentration. On a utilisé le modèle de Rouse pour différencier le signal de concentration obtenu avec la turbidité résultat du signal de le deux types de sediment. On a constaté que les granulométries en présence sont les mêmes tout au long du régime hydrologique mais que ce sont les proportions de chacune d'entre elles qui varient. Aussi a-t-on abouti à des profils de concentration pour sédiments fins et des profils pour sédiments grossiers. En montée de crue, les profils de concentration présentent un gradient bien marqué pour les sédiments fins, alors qu'en période de crue ce gradient est contrôlé par les sables et les profils de fines sont alors verticaux et constants sur toute la section. Ces résultats montrent qu'il est possible de prédire, en Amazonie, les profils de concentration à partir de la turbidité. / The sediments flux in Amazon Basin have an important role on the aquatic biodiversity and richness in the floodplains because the nutrients and organic matter attached on suspended sediments are deposited in these zones. The aim of this study is to understand the spatial and temporal distribution of sediments flux in the Amazon River, therefore were select four gauging station located along of Amazon Riven from Peru to Brazil. In each gauging station was make superficial samples each ten days and samples in the section in different times of hydrological period. Turbidity profiles and granulometry measuring were made too in each gauging station. In the Andean region, it is observed a relationship between the suspended sediments concentration and discharge, however, this relationship become a hysteresis in the plain especially in the Óbidos gauging station located at 870 km before of mouth. This result can be by the contribution of influx poor in suspended sediments from Guyanese and Brazilian shields. In 3000 km of long from Peru to Brazil plain, the suspended sediments is composed by two well-defined types of suspended sediments: fine sediments (10-20 µm) and coarse sediments (100-250 µm). The percentage of each type of sediments in the main river is different during the hydrologic regime. Peak of fine sediments is observed in the same period of peak of rainfall (December to March) and peak of coarse sediments is observed in flood period (May to July). The Andean and sub-Andean basin gauging station show the coarse sediments in surface due to great turbulence and low depths. Therefore, this gauging station show a relationship between the suspended sediments concentration in surface and average suspended sediments concentration in section, with this relation is possible to calculate the suspended sediments flux. Hence the Peruvian basin provide 540 Mt year -1. However in the Brazilian plain the context is different, the depth is from 40 to 100 m, becoming almost null the presence of coarse sediments in the surface. Therefore, cannot use the relationship between suspended sediments concentration in surface and average suspended sediments concentration in section. When the Óbidos gauging station is analysed, it found there is a relationship between suspended sediments concentration in surface and average of fine suspended sediments concentration. It is observed too, that there is the relationship between coarse suspended sediments concentration and discharge. Therefore, it is possible to calculate of suspended sediments flux using these two relationships. The Amazon River export 1100 Mt year-1 of suspended sediments at Óbidos gauging station, of which 60% correspond at fine sediments flux and 40% to coarse sediments flux. It is observed that the suspended sediments are sensitivity of climate variability, generally El Niño events is associate with increase of fine suspended sediments and La Niña events increase a percentage of coarse sediments in Amazon River. It is using the turbidity for determinate of suspended sediments concentration, we use this technique due the high frequency in acquisition of data. However for use the turbidity is necessary the previous calibration. It was observed that the turbidity signal is an addition to the signal emitted by the particles in one sample and with this assumption the Rose model was used to separate the concentration signal obtained by the turbidity of the two types of sediments present in the Amazon River, fine particles and sand. Therefore, it was obtained the concentration profiles to fine sediments and the concentration profiles to the sand. It is observed during the rising period that the fine sediments profiles show a strong gradient, however in the flood periods this gradient reduce come a constant in all section. These results show that turbidity and Rouse model can be used for prediction of suspended concentration in Amazon River.

L'érosion hydrique constitue un phénomène complexe très répandu en contexte méditerranéen du fait d'une combinaison de facteurs souvent défavorables. Elle constitue une menace pour les potentialités en eau et en sol de ces régions. Si les facteurs déterminants de l'érosion hydrique sont aujourd'hui bien identifiés, la hiérarchie des processus en jeu en fonction des échelles d'espace et de temps est encore très mal connue. Les sols vertiques, qui occupent des surfaces importantes dans la région Méditerranéenne, apportent un degré supplémentaire de complexité du fait de la forte dynamique structurale de ces sols. Dans ce contexte, cette étude cherche à mieux appréhender la variabilité spatio-temporelle des processus et facteurs affectant les transferts latéraux d’eau et de sédiments dans un bassin versant agricole dominés par les vertisols. Pour cela, 7 années de mesures (2005-2012) des ruissellements et transferts de matières en suspension au sein du bassin versant de Kamech (ORE OMERE, 263 ha, Cap Bon, Tunis) ont été analysées au niveau de 4 stations hydrologiques: 1/ l'exutoire d'une parcelle (1,32 ha) ; 2/ l'exutoire d'une ravine (0,17 ha) alimentée par une parcelle de 1,20 ha ; 3/ l'exutoire du versant (15,2 ha) intégrant les deux stations précédentes, et 4/ la station de l’oued (175 ha) située dans le drain principal alimentant la retenue de Kamech. L’analyse des données a permis de mettre en évidence le rôle majeur des fentes de retrait sur la dynamique saisonnière des flux hydro-sédimentaires avec comme résultat un décalage entre le pic de flux de sédiments observé entre octobre et décembre et le pic de flux de ruissellement observé entre décembre et mars, et ce quel que soit l’échelle spatiale considérée. Les données expérimentales ont également permis de mettre en évidence une légère augmentation du ruissellement moyen annuel avec l’accroissement de l’échelle spatiale avec 95 mm/an pour la parcelle, 105 mm/an pour la ravine et 120 mm/an pour le versant. Cette augmentation peut s'expliquer par l'apparition de petites surfaces moins infiltrantes lorsque l'on passe de la parcelle aux autres stations. Les différences de taux d'érosion moyens annuels observées entre les échelles spatiales ont pu être été expliquées par un simple modèle linéaire combinant un taux unique d'érosion des surfaces cultivées (17 t ha-1 an-1) et un taux unique d'érosion ravinaire (80 t ha-1 an-1), pondérés par les surfaces respectives de ces deux éléments. La technique de traçage des sources de sédiments mise en place sur des sédiments prélevés au cours de quelques crues au niveau des différentes stations a permis de montrer que la contribution des processus responsables du transfert de sédiments était relativement stable au cours de l'année. L’application de la fonction de production de Morel-Seytoux a permis de reproduire les hydrogrammes mesurés à la parcelle pour la plupart des crues, indépendamment de la présence ou non des fentes de retrait. Par contre l’évolution des deux paramètres de ce modèle (conductivité hydraulique à saturation et facteur de stockage et de succion) en fonction de la présence des fentes de retrait, de l’état de surface du sol et du degré d’humidité reste à modéliser. Ce travail permet de conclure que le bassin versant de Kamech est caractérisé par une très forte connectivité hydro-sédimentaire, que les processus d’érosion diffuse y prédominent et que les actions de lutte anti-érosive doivent être ciblées avant tout au niveau des parcelles agricoles avec une attention particulière pour la période d’octobre à décembre. Ce travail a également permis de mettre en évidence le rôle déterminant des fentes de retrait sur la dynamique hydro-sédimentaire des bassins sur sol vertique et la nécessité de poursuivre l’étude de leur impact pour des fins de modélisation et d’aide à la gestion de ces milieux. / As one of the major types of land degradation, soil erosion by water induced large-scale environmental deterioration and declines in land productivity, especially in the Mediterranean area. If water erosion factors are now well known, the complex hierarchy of erosion processes over a wide range of spatial and temporal scales still needs to be studied. Shrink–swell soils that are widespread under Mediterranean climate, imply additional changes in terms of hydrological and erosive responses in relation to the changing soil water conditions. In this context, this study aims to better understand the processes and factors affecting the lateral transfers of water and sediments in an agricultural catchment dominated by vertisols under a range of spatial and temporal scales. A detailed monitoring investigation was conducted in the Kamech catchment (ORE OMERE, Tunisia) that includes continuous runoff and suspended sediment load measurement between 2005 and 2012 at the outlet of a four hydrological gauging stations: 1/ a plot (1.32 ha), 2/ a gully (0.17 ha) in which drains a 1.20 ha plot; 3/ a micro-catchment (15.2 ha) integrating the two previous stations and 4/ the oued station (175 ha) located in the main drain just upstream the Kamech reservoir. Data analysis showed that topsoil cracks appeared to seriously affect the seasonal dynamics of water and sediment delivery whatever the considered spatial scale. A similar time lag in the seasonality between water and sediments delivery was observed: although the runoff rates were globally low during the presence of topsoil cracks in autumn, most sediment transport occurred during this period because of very high sediment concentrations. Mean annual runoff proved to slightly increase with the scale area with 95 mm/year for the plot, 105 mm/ year for the gully and 120mm/year for the micro-catchment station. Increase of area with low infiltration capacity when moving from plot to micro-catchment has been identified as a major explanation of this increase. A simple linear model combining a single rate of topsoil erosion (17 t ha-1 yr-1) and a single rate of gully erosion (80 t ha-1 yr-1) -weighted by their respective surface area- has successfully reproduced the differences observed in the mean annual erosion rates between the spatial scales. The sediment fingerprinting method applied on sediments collected during four flood events at the different stations showed that the apportionment of the processes responsible for the transfer of sediments was relatively stable during the year. The application of the Morel-Seytoux infiltration model has allowed reproducing runoff measured at the parcel outlet for most of the events, whatever the presence of cracks or not. However, the evolution of the two parameters in this model (the saturated hydraulic conductivity and the storage-suction factor) as a function of the presence of the cracks, of the soil surface conditions and of the degree of humidity still need to be modelled. This work allows concluding that the Kamech catchment is characterized by a very high hydro-sedimentary connectivity and a predominance of topsoil erosion processes and that the implementation of erosion control measures should incentivize farming conservation practices focusing especially on the autumn period. This work also highlights the crucial role of the cracks on the catchment runoff and sediment dynamics in Mediterranean vertisol context and the need to better understand and model both the runoff and soil erosion processes associated with cracking soils environment.

La propagation des micro-organismes résistants aux antibiotiques menace le système mondial de santé publique. Pour lutter contre ce phénomène, le renouvellement des molécules utilisées en antibiothérapie est devenu une priorité mondiale. Les antibiotiques étant principalement d’origine microbienne, l’étude des micro-organismes et de leurs métabolites s’est donc renforcée et s’oriente vers des écosystèmes peu explorés comme les biotopes marins.Nous avons exploré les activités antimicrobiennes d’une collection de 183 champignons isoles de sédiments marins profonds et collectés entre 4 et 1884 mètres sous le plancher océanique. Le potentiel de production de métabolites de cette collection a été révélé par un criblage génétique ciblant les PolyKetide synthase (PKS), les Non-Ribosomal Peptide Synthetase (NPRS), les TerPene Synthase (TPS) et les hybrides PKS-NRPS. Après avoir regroupé les isolats en fonction de leur profil MSP PCR, 110 ont été sélectionnés pour un criblage fonctionnel, montrant une forte proportion de champignons filamenteux antimicrobiens (32%).Après extraction et fractionnement, les composés bioactifs de 3 souches ont été caractérisés aux niveaux structural et fonctionnel. Ainsi, O. griseum UBOCC-A-114129 produit la fuscine, la dihydrofuscine, la secofuscine et la dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097 produit l’acide mycophénolique et Penicillium sp. produit UBOCC-A-114109 la rugulosine.Parallèlement, des analyses en LC-HRMS, réalisées sur des extraits fongiques, ont révélé un grand nombre de métabolites non décrits dans les bases de données. Les champignons des sédiments marins constituent donc un réservoir de structures originales à explorer. / The spreading of antimicrobial resistant microorganisms jeopardizes global health caresystem. To counteract this threat the renewal of antibiotic molecules is a global priority. Antibioticcompounds are mainly originated from microorganisms, so microorganisms and their secondarymetabolites received an increasing interest. The search for new natural antimicrobial compoundsfrom microorganisms gained untapped ecosystems as marine biosphere.We investigated the antimicrobial properties of a fungal collection. The 183 fungal isolateswere collected from deep subseafloor sediment and isolated between 4 and 1,884 meters belowthe seafloor. Secondary metabolites production potential was studied for all isolates in thecollection by screening genes coding PolyKetide Synthase (PKS), Non-Ribosomal Peptide Synthetase(NRPS), TerPene Synthase (TPS) and hybrid PKS-NRPS. After isolates dereplication according to theirMSP-PCR fingerprinting, an antimicrobial screening was performed for 110 isolates, highlighting ahigh proportion of filamentous fungi with antimicrobial properties (32%).After extraction and bio-guided fractionation bioactive metabolites isolated from 3 strains,were characterized in a structural and functional manner: O. griseum UBOCC-A-114129 producedfuscin, dihydrofuscin, secofuscin and dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097synthetized mycophenolic acid and Penicillium sp. UBOCC-A-114109 produced rugulosin.In the meantime, LC-HRMS analysis, performed on fungal extracts, showed a great proportionof metabolites not detected in interrogated databases. So, deep subseafloor fungi, represent anuntapped reservoir of original structures to explore.

Un écoulement fluide (air ou liquide) au-dessus d’un matériau granulaire induit, au-delà d’un seuil, un transport de grains qui peut conduire à la formation de dunes. Dans une première partie, nous étudions la morphodynamique des dunes éoliennes. Grâce à une modélisation simplifiée des transports de sédiment, la description de la dynamique d’une dune formée sur un fond plat non-érodable sous un écoulement unidirectionnel peut se réduire à un système d’équations différentielles couplées du premier ordre. Le modèle développé permet d’identifier les mécanismes qui influencent la stabilité linéaire d’une dune transverse rectiligne. Lorsque la diffusion latérale de sédiment sur la face amont est dominante devant celle sur la face aval, notre modèle prédit la stabilité de la dune transverse. Lorsque la dune transverse est instable, elle se fragmente en dunes en forme de croissant, appelées barkhanes. Grâce aux caractéristiques morphologiques des dunes éoliennes issues des données de terrain, les paramètres macroscopiques qui influencent la stabilité sont déterminés. Dans une seconde partie, nous analysons l’influence de la présence de formes sédimentaires aquatiques sur les modes de transport de sédiment (charriage ou suspension). Des expériences en chenal hydraulique permettent de suivre la déstabilisation d’un lit plat de sédiment par un écoulement unidirectionnel. Le suivi de la morphologie du fond ainsi que le piégeage différencié des modes de transport de sédiment permettent de mettre en avant que l’apparition et la croissance de dunes s’accompagnent d’une augmentation du transport de sédiment. / Above a threshold, a flow (of liquid or air) over a granular bed leads to grain transport that can induce dune formation. In the first part of this thesis, we study the morphodynamics of eolian dunes. With a simplified sediment transport model, the description of the dynamics of a dune formed on an non-erodible bed under unidirectional flow is reduced to a system of first order coupled differential equations. With this model, we identify the mechanisms that influence the linear stability of a rectilinear transverse dune. When lateral sediment diffusion on the upwind side of the dune prevails over the downwind side diffusion, our model predicts transverse dune stability. When the transverse dune is unstable, it breaks into crescent-shaped dunes called barchan dunes. With morphological characteristics of aeolian dunes taken from field data, macroscopic parameters influencing the dune stability are calculated. In the second part, we analyze the effect of aquatic bedforms on the mode of sediment transport (bedload or suspension). With flume experiments we follow the destabilization of a flat sediment bed under a unidirectionnal flow. Recorded bed morphology and differentiated trapping of sediment allow us to distinguish between bedload and suspension and to show that the dune formation and growth come along with an increase of sediment transport.

Les éléments traces (ET) se trouvent naturellement dans l’environnement. Ces dernières années, des apports croissants en ET sont induits par des activités anthropiques, causant des problèmes environnementaux surtout dans le milieu marin. Certains ET sont toxiques et le besoin de méthodes fiables pour leur analyse dans des échantillons environnementaux est indéniable. À travers cette thèse, des méthodes analytiques ont été développées et validées pour l’analyse des ET dans les sédiments et les organismes marins par spectrométrie d’absorption atomique à source continu, haute résolution et introduction solide directe (SS-HR-CS-AAS). Des études environnementales basées sur l’utilisation de cette méthode et d’autres ont été réalisés. Une première étude a été réalisée sur des sédiments (de surface et carottes) collectés en Namibie. Cette thèse présente une série inédite de concentrations de base sur la côte namibienne. Une contamination importante en Pb, Cu, Zn et Cd a été démontrée autour des zones les plus peuplées. Les pollutions au Pb et leurs sources ont été étudiées grâce aux rapports isotopiques du Pb. Une deuxième étude a été réalisée sur différentes espèces d’éponges marines et des sédiments collectés en France et en Irlande. Il est montré que les éponges accumulent plus les ET que les sédiments et de façon différente selon les espèces. Des analyses de spéciation de l’arsenic ont été réalisées sur les éponges par chromatographie liquide haute performance couplée à un ICP-MS. Les résultats ont montré une bioaccumulation très importante de ce métalloïde dans les éponges et sa biotransformation des formes inorganiques en formes organiques beaucoup moins toxiques. / Trace elements (TE) naturally occur in the environment but their inputs have been increasing by anthropogenic activities in the last decades, causing environmental concerns, particularly in coastal ecosystems. TE are toxic and the need of reliable methods for their determination in environmental samples is undeniable. The first part of this PhD was focused on the development and full validation of methods for the analysis of TE in sediments and marine organisms by Solid Sampling High Resolution Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry (SSHR-CS-AAS). Second, environmental studies based on these and others methodologies were then performed. A first monitoring survey was performed on sediments (surface and core samples) collected along the Namibian coast. This thesis provides the first baseline of TE contents and historical record of pollution in the area. Significant Pb, Cu, Cd and Zn enrichments were highlighted around the most populated areas, providing a needed baseline for present and future evaluation of the Namibian marine environment. Pb pollutions and their sources were also tracked through the use of Pb isotope ratios. A second monitoring survey was performed on different marine sponges and sediments collected in the French Mediterranean and in the Irish coasts. This work showed that sponges accumulate more TE than sediments in different extents according to species. Arsenic speciation analysis was performed in sponges by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) coupled with ICP-MS. This special focus on arsenic highlighted the great bioaccumulation of this metalloid in sponges and its biotransformation from inorganic forms to less toxic organic forms.

Résumé L’accumulation de sédiments sur le fond des égouts à faible pente est une contrainte au bon fonctionnement hydraulique et à la gestion des réseaux d’assainissement unitaire. Le recours à la chasse hydraulique est alors une pratique envisagée par les gestionnaires de réseau pour le nettoyage des canaux souterrains. Les processus de transport sédimentaire dans les réseaux d’assainissement unitaire est rendu complexe en raison du jeu de nombreux phénomènes tels que la variabilité de l’étendue granulométrique des sédiments et la cohésion. La thèse présente les résultats expérimentaux et numériques obtenus avant et après une chasse hydraulique réalisée dans le réseau unitaire parisien. Une campagne de mesures a permis d’acquérir des données hydro-sédimentaires à haute résolution, permettant de caractériser et quantifier les processus d’érosion, de transport et de sédimentation agissant sous l’effet de la chasse hydraulique, du reste performante dans le nettoyage du réseau étudié. Deux modèles de transport sédimentaire comportant un modèle simple en condition de transport uniforme, et un modèle plus complexe impliquant le transport non-uniforme ont été développés afin de mettre en place un outil prédictif des mouvements des particules solides pendant le phénomène de chasse. Les deux modèles ont été capables d’évaluer à différents niveaux de précision l’efficacité de la chasse hydraulique en termes de transport sédimentaire. La comparaison des résultats issus des deux modèles permet de déterminer les avantages et les contraintes de chacun, révélant ainsi l’importance de prendre en compte l’hétérogénéité texturale des dépôts dans l’analyse de l’érosion, du transport et de la sédimentation des particules solides sous l’effet des chasses hydrauliques. De plus, une analyse de sensibilité de la gamme d’application de certains paramètres d’entrée du modèle de transport non-uniforme des sédiments a été réalisée. Les résultats ont confirmé le bon fonctionnement du modèle. / Sediment accumulation on the invert of sewer channels has been recognized as one of the important sources of problems for the management of sewer networks.In the two most recent decades, flushing has been put forward as one of the most common methods of sewer cleaning, to limit sediment accumulation especially in large trunk sewers.Sewer sediment transport processes are not fully understood yet, due to numerous unknown variables and difficult measuring conditions. The current research aimed firstly to setup a field experimental campaign to obtain high-quality data. This data allowed understanding of the processes associated with flushing operation in sewers. In addition, this study aimed to model the flushing processes properly in order to set-up an adequate and practical numerical tool able to predict sediment removal of flushing in the sewer network of Paris. To this purpose, two models were used: (i) a simple model for uniform sediment transport, which is the most common used approach; and (ii) a more complex model for non-uniform sediment transport of mixtures. A comparative analysis was carried out to highlight advantages and drawbacks of either. Overall, the results pointed out that the numerical modelling is able to reproduce faithfully hydrodynamics and sediment transport during flushing operations. In fact, both models enabled evaluation of flush behaviour and associated sediment transport. However, despite its higher complexity and computational burden, the latter model provides better insight into the prediction of the removal effectiveness of flushes

Le dragage des sédiments est nécessaire afin de maintenir le transport et les activités maritimes mais les sédiments extraits sont souvent pollués en métaux lourds et en composés organiques. Face à la nécessité du dragage et à la pollution, la société Solvay a mis au point un procédé permettant de traiter les sédiments dragués pour envisager une valorisation : le procédé Novosol®. Ce procédé a pour but de stabiliser les métaux présents dans les sédiments par phosphatation (ajout d’acide phosphorique H3PO4) et de dégrader la matière organique par calcination à 650°C. Un acide phosphorique pur est habituellement utilisé pour l’étape de phosphatation. Cependant, dans la présente étude plusieurs acides phosphoriques de nature et de sources différentes fournis par la société PRAYON ont été utilisés. Les principales caractéristiques de deux sédiments traités avec plusieurs types d’acides phosphoriques sont présentées dans cette thèse. D’un point de vu mécanique les formulations effectuées avec les sédiments traités sont conformes aux normes routières. L’étude environnementale a montré que les quantités de métaux lourds relarguées par les matériaux formulés à partir des sédiments traités sont inférieures aux seuils fixés par la législation en vigueur. Les résultats obtenus avec les différents types d’acides sont similaires. Cela permet d’envisager l’utilisation des sédiments de dragage traité Novosol® en technique routière. / Dredging of sediments is necessary in order to maintain maritime activities and for flood prevention. However increased industrial activities are causing accumulation of pollutants in the sediments. The main contaminants are heavy metals and organic compounds. Because of the cost of storage, treatment and valorization can be economically sound. This study focuses on the technology to treat heavy metals from dredged sediments using phosphoric acid (H3PO4) (the Novosol®process developed by Solvay company) with a goal to stabilize heavy metals by capturing them in a calcium phosphate matrix and to destroy organic matter by calcination at 650°C. Several studies have been conducted in this field. The stabilized materials obtained have been used in civil engineering. However these studies have never assessed the effect of the composition of the phosphoric acid on the treatment. In this thesis dissertations the effect of two types of phosphoric acids with various purities and origins provide by PRAYON company were compared. The investigation focuses on the effect of the phosphoric acids on the environmental behavior of metals and on the geotechnical properties of the dredged sediment. The environmental study has shown that the concentration of heavy metals released by materials made from treated sediments are below the regulation limits . The results obtained with the different types of acids are comparable. This allows to consider the use of treated dredged sediment by process Novosol® as road materials.