Thèse-Université de Paris. / Bibliography: 271-276.

The purpose of our study was to describe the dynamics of E. coli in the rivers of the Seine watershed. This watershed is characterized by a poor microbiological water quality due to an important population density, industrial activities and intensive agriculture. The main objectives of our study were to obtain field microbiological data describing the system and to understand the underlying mechanisms in order to build a model able to describe and predict the fate of the fecal bacteria at the scale of the whole watershed. This model was built in order to help management of microbiological water quality. <p>To be able to describe and modelize the fate of fecal bacteria at the scale of such a large and complex system, it was first necessary to identify and quantify the sources of contamination and to be able to describe the processes affecting these bacteria once discharged to the rivers. <p>The quantification of E. coli in the natural aquatic systems through the traditional culture-based techniques has been strongly questioned during the last years because they have a long response delay (24 to 48 h) and they do not take into account the viable but not culturable bacteria (VBNC) which nevertheless could represent a health thread. For this reason we developed in this study two alternative methods: the direct (without passing through a cultivation step) measurement of the â-D-glucuronidase activity and a fluorescent in situ hybridization with an E. coli specific probe coupled with a viability test. The first has the main advangate to give a very rapid evaluation of the E. coli content of the water while the second one was able to enumerate VBNC E. coli. <p>The study of the sources of contamination of the rivers revealed the predominance, in this anthropogenicised watershed, of the point sources (effluents from wastewater tretament plants). Diffuse sources soil leaching and surface runoff) may nevertheless be locally important and have also be quantified. The influence of the land use on these diffuse sources has been quantified demonstrating that soil leaching and surface runoff of grazed areas was mainly responsible of fecal contamination in rural areas.<p>The attachment of E .coli to particles in the river waters was studied as it can influence the fate of this kind of bacteria in the aquatic systems. A linear regression was found between the percentage of particle-associated E. coli and the SM content of the water. Settling velocities of particle-associated E. coli were determined. The mortality rate of E. coli was analysed following various perspectives: the river order, the attachment of E. coli to particles, the importance of the cultivability loss in the disappearance of these bacteria and the importance of protozoan grazing. The results confirmed the importance of grazing and showed that the abondance of free living E. coli bacteria decreased two times more rapidly than particle-associated E. coli. In the Seine river, we showed that the net loss of culturable E. coli was 1.5 time higher than the net loss of viable E. coli. Finally, no relationship was found between mortality rate and river order. <p>These results have been used to build two models CF-SENEQUE and CF-SiAM-3D which describe E. coli dynamics respectively for the whole Seine river watershed and for the Seine for the estuary. Comparisons model calcultaions with field data of fecal coliforms abundances showed that these models correctly simulated the longitudinal distribution of fecal colifoms in the main rivers of the Seine watershed and in the estuary. These models were used to test the impact on the microbiological water quality of various scenarii of wastewater management .<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p> Detailed mapping was carried out to provide reliable data concerning the geologic structure which is relevant to the original pebble fabrics. </p> <p> Mathematical determination of an ellipsoidal shape from any two cross-sections and its application to the study of deformed ellipsoidal particles are developed and discussed. </p> <p> Final pebble fabric resulting from special coaxial superpositions of the tectonic strain ellipsoid upon originally ellipsoidal pebbles, is employed to determine the strain ratio and the original pebble orientation and shape. </p> <p> Some general techniques are outlined for different cases to determine the strain ellipsoid and the original shape of deformed pebbles. Weighted vector mean is introduced in the orientation analysis of deformed pebbles. The concept of average axial ratio in the case of unextractable pebbles is examined. </p> <p> Pebble size, pebble ductility ratio, shortening strain, and strain rate are all calculated and discussed. Finally, selective veins developing in the less-deformed pebbles are subjected to detailed orientation and petrofabric analyses. </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Le fer et ses composés, notamment les (oxyhydr)oxydes, sont présents dans la nature et produits par les activités anthropiques. Ce caractère ubiquiste du fer et sa sensibilité aux conditions environnementales en fait un excellent traceur de sources et de processus.Cette thèse a pour objectif de tracer l’impact de l’Homme sur les matières en suspension (MES) de la Seine à partir des propriétés magnétiques de sa fraction ferrugineuse en utilisant les outils et méthodes du magnétisme environnemental.Un échantillonnage des MES a permis de couvrir le cours de la Seine et ses affluents durant différents contextes hydrologiques. Des analyses ont été conduites sur ces MES afin de caractériser les particules ferrugineuses magnétiques et d'examiner leurs relations avec les conditions environnementales dans lesquelles elles se sont formées et/ou ont évolué.La magnétite apparait comme l’oxyde dominant et montre une forte affinité avec la fraction fine des MES et ses propriétés magnétiques peuvent être utilisées pour décrire la charge sédimentaire de la Seine et les phénomènes de remise en suspension.Des augmentations de tailles et de concentration de magnétites sont associées à l’urbanisation et aux activités industrielles. Les variations spatiales entre amont et aval des confluences et les variations temporelles montrent que le cours d’eau joue un rôle dans les mécanismes d’accumulation, transport et dilution de ces particules. / Iron and its compounds, in particular iron (hoxyhydr)oxides are ubiquitous in both nature and human activity, and are sensitive to environmental conditions. They can hence be used as environmental source and process tracers.This thesis focuses on tracing the human activities impact in the ferruginous compound of the suspended particulate matter (SPM) in the Seine River (France) using environmental magnetism tools.SPM sampling was conducted along the Seine path and its tributaries during different hydrological contexts. Magnetic properties were measured to characterize the ferruginous magnetic particles and to examine their relationship with the environment in which they have been formed.The main magnetic carrier is magnetite. It is concentrated in the fine sediment fraction and its magnetic properties can be used to trace the sediment load and hydrodynamic processes of the Seine.Increases in concentration and grain size of magnetite particles are associated to urbanization and industrial activities which are sources of anthropogenic particles. Significant variations can be observed between upstream and downstream of confluences and in the temporal scale and can be associated to hydrodynamic processes such as dilution, accretion, transport and re-suspension of the ferruginous particles.

The desire to recognize and celebrate a forgotten artist and her work presents an opportunity for an investigation into the meeting of art and architecture. The dialogue between these two entities highlights the complexity of exhibiting works of art within a space of architectural integrity. The challenge is to successfully address both the art and the architecture in order to achieve a relationship that is mutually beneficial and equally powerful. This thesis investigates the transcendent themes created in such a dialogue. An innovative approach creates opportunities for extraordinary spatial experiences of the architecture and the artwork itself while addressing the challenges proposed by the site, one that has tremendous historical and cultural significance. The ultimate goal is a place where the architectural conditions provide a canvas for the acknowledgment and celebration of the artistic endeavors. / Master of Architecture

Dans le cadre de la gestion de la ressource en eau, la connaissance des hétérogénéités des nappes alluviales représente un enjeu primordial. Ce travail de thèse, qui s’inscrit dans le programme du PIREN-Seine, s’est intéressé à la plaine alluviale de la Bassée, à l’amont de Paris, la plus large plaine alluviale de la Seine.Cette plaine alluviale joue le rôle d’une zone tampon contrôlant les flux entre le réseau de surface et un aquifère régional. Connaître les hétérogénéités sédimentaires est primordial pour la compréhension des écoulements et fait l’objet de ce travail.L’architecture à l’échelle kilométrique des dépôts alluviaux et la chronologie des nappes associées est établie. La géométrie du contact nappe-substrat, une vallée incisée, est estimée par krigeage. Une restitution paléo-hydrologique s’appuie sur les paléo-tracés préservés en surface des nappes alluviales. L’architecture fine des dépôts est restituée à partir de données de sondages converties en propriétés pétrophysiques et d’imagerie géoradar.La plaine de la Bassée correspond à deux terrasses étagées (Saalien terminal et Weichsélien) dans lesquelles sont emboîtées deux autres terrasses (Tardiglaciaire et Holocène).L’estimation de la géométrie du contact alluvions-substrat suggère la présence d’une rupture de pente liée à une érosion régressive durant le Weichsélien. Les faciès des différentes nappes sont assez semblables et dominés par des dépôts de forte perméabilité (sables et graviers). De faibles valeurs de perméabilités sont associées aux faciès de colmatage de chenaux et dépôts en masse.Les résultats obtenus sur la plaine de la Bassée méritent d’être confrontés et validés sur des affluents de la Seine (Marne, Yonne, Oise…) afin de proposer un modèle cohérent à l’échelle du bassin. / In the scope of water resource management, the characterization of alluvial plain architecture and heterogeneity represents a challenge. This PhD work which is part of the PIREN-SEINE program focuses on largest alluvial plain of the River Seine, “La Bassée”, located upstream of Paris.This alluvial plain can be considered as a buffer layer that controls the water fluxes between the fluvial system and the regional aquifers. Determining the sedimentary heterogeneities is essential for the comprehension of fluxes, this is the aim of this work.Kilometric scale architecture of the alluvial deposits and the associated alluvial sheets chronology are established. The geometry of the sheet-bedrock contact, an incised valley, is estimated by kriging interpolation. A paleohydrological restitution is based on the paleochannels preserved at the top of the alluvial sheets. The fine scale architecture of deposits is restored from sampling data converted into petrophysics properties and ground-penetrating radar acquisitions.The alluvial plain of La Bassée corresponds to two terraces (terminal Saalian and Weichselian) in which two other terraces are staircased (Late Glacial and Holocene).The estimated sheet-bedrock contact geometry suggests the presence of a knick-point related to a regressive erosion during the Weichselian. Sedimentary facies are very similar from one alluvial sheet to another, and are dominated by high permeability deposits (sand and gravel). Low permeability facies are associated to channel plugs and mass transport deposits.The infilling model of La Bassée region obtained in this study should be compared and validated on the River Seine tributaries (Marne river, Yonne river, Oise river…) to propose a coherent model at the basin scale.

Le bassin hydrographique de la Seine figure parmi les bassins français les plus anthropisés. Les communautés piscicoles qui le peuplent sont potentiellement marquées par les pressions humaines qui s'exercent sur le milieu aquatique, et dont l'ampleur depuis l'Époque industrielle a été grandissante. L'objectif de ce travail était d'identifier les facteurs à l'origine des modifications de la répartition des peuplements de poissons sur le temps long. Afin de mettre en évidence les possibles changements intervenus durant les deux derniers siècles, ce travail a été mené en croisant deux types d'approches, l'une historique et l'autre écologique. Cette étude, basée sur des données d'observations de poissons dans le bassin de la Seine depuis le début du XIXe siècle, montre une importante modification de la faune piscicole (i.e. introductions et disparitions d'espèces) à l'échelle du bassin. Par ailleurs. L’analyse comparative des données historiques, pour lesquelles existent des mentions d'abondances, et des données écologiques actuelles montre que les aires de répartition de certaines espèces ont été très largement modifiées. Sur différents secteurs du bassin, les résultats témoignent d'évolutions parfois importantes de la composition des peuplements en lien avec différents types de pressions anthropiques exercées sur le milieu à des échelles d'espace et de temps variées. Ce travail confirme l'intérêt d'une approche interdisciplinaire dans la compréhension de l'histoire des écosystèmes. De futures recherches sont néanmoins nécessaires afin de cerner l'importance de facteurs plus locaux sur la répartition des espèces piscicoles. / In France, the Seine River basin has been harshly impacted by anthropogenic pressures since the Industrial revolution. Fish community is expected to be disturbed by these human pressures on aquatic environment. This thesis aimed to highlight the factors involved in the changes of fish species spatial distribution over the last two centuries using both historical and ecological approaches. The analysis of historical data of fish distributions on the Seine River basin showed some important modifications of fish communities (i.e. species introductions and extinctions) at the catchment scale, since the beginning of the XIXth century. The comparative study based on historical abundances and actual data showed that certain species have changed their distribution area. Besides, substantial evolutions in fish assemblages occurred in certain rivers, probably in relation to anthropogenic pressures acting at different spatial and temporal scales. This study confirms the interest of an interdisciplinary approach to improve knowledge of ecosystems' history. Nevertheless, future researches are still needed to better understand the effects of local factors on fish distribution area.

Le modèle input-output régional environnementalisé développé dans la thèse de M. Cordier suggère qu’il serait possible de restaurer 25% des surfaces naturelles de nourriceries de poissons détruites dans l’estuaire de la Seine entre 1834 et 2004. Le modèle suggère que la mesure de restauration pourrait augmenter de 15% à 23% la biomasse de soles produite dans l’estuaire par rapport à une situation sans mesure. Quant à l’effet des coûts de restauration sur les agrégats macroéconomiques (PIB, emploi, etc.), il génère une diminution qui ne dépasse pas 0,5% par rapport à une situation sans mesure. Le modèle montre cependant que trois secteurs sont particulièrement touchés par la mesure, leur bénéfice étant considérablement réduit. Cela indique le compromis à réaliser entre les objectifs écologiques à long terme et les objectifs économiques sectoriels à court terme. La quantification des compromis par le modèle constitue un atout utile aux processus de décision participatifs multicritère / The regional green input-output model developed in Mateo Cordier's PhD shows that it seems possible to restore 25% of the natural areas of fish nurseries destroyed in the Seine estuary between 1834 and 2004. The model suggests that the restoration measure could increase between 15% and 23% the biomass of sole generated by the estuary compared to a situation without measure. Regarding the impact of restoration costs on macro-economic indicators (GDP, employment, etc.), it generates a decrease that does not exceed 0,5% compared to a situation without measure. However, the model shows that three sectors are particularly impacted by the measure. Their benefits are considerably reduced. This shows the trade-off that occurs between ecological targets on the long run and economic targets on the short run. The quantification of such trade-offs in the model is particularly useful to public participation in decision-making. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le contexte des nouvelles exigences en termes de qualité des eaux du surface, les modèles hydro-écologiques s'avèrent être des outils indispensables pour compléter notre compréhension du fonctionnement du milieu ou prévoir l'impact sur la qualité de l'eau de nouvelles mesures. L'objectif de cette recherche est de tirer parti de l'outil de modélisation ProSe, et de le faire évaluer afin de compléter la compréhension du fonctionnement biogéochimique de la Seine. Dans une première étape, différents processus biogéochimiques sont implémentés, calibrés et validés indépendamment, grâce à des jeux de données disponibles sur un linéaire de 220 km (de Paris jusqu'à l'estuaire), à différents pas de temps, pour la période 2007-2012. Ces améliorations sont réalisées grâce à l'utilisation directe de résultats expérimentaux, à l'extrapolation de résultats de couplage entre expériences de laboratoire et modélisation biogéochimique, ou encore grâce à l'analyse de mesures haute fréquence in-situ. Le modèle ProSe est ensuite utilisé pour établir un bilan du fonctionnement biogéochimique de la Seine dans cette zone fortement anthropisée. L'effet des processus pélagiques et benthiques sur les différents cycles biogéochimiques (carbone, azote, phosphore) est quantifié, pour différentes conditions hydrologiques, en amont et en aval de la plus grosse station d'épuration de l'agglomération parisienne, qui traite les effluents de plus de 5 millions équivalent habitants. La précision spatio-temporelle du modèle est ensuite utilisée pour évaluer l'effet de la fréquence d'échantillonnage sur l'estimation des critères de qualité de l'eau au sens de la Directive Cadre sur l'Eau. Les résultats soulignent l'importance d'une représentation précise des processus physiques (hydrodynamique et processus hydro-sédimentaires) dans les modèles de qualité de l'eau pour parvenir à une simulation fiable des flux biogéochimiques dans le milieu et des échanges entre compartiment benthique et colonne d'eau. Ce travail illustre enfin toute l'utilité des modèles hydro-écologiques pour venir en appui au suivi du milieu dans le cadre des objectifs actuels d'amélioration de la qualité des milieux aquatiques. / Hydro-ecological models are essential to complete our knowledge of the functioning of aquatic systems. They can moreover be used to forecast the impact of new management strategies on the future water quality. The aim of this thesis is to use the hydro-ecological ProSe model to improve our understanding of the biogeochemical functioning of the Seine River downstream the Paris urban area. Simulated biogeochemical processes are first implemented, calibrated, and validated independently for the 2007-2012 period. For each one of these processes, appropriate methodologies are used. These methodologies include the direct use of experimentally obtained parameters, the upscaling of results from coupled laboratory experiments and stand-alone biogeochemical modelling, or the analysis of high frequency in-situ measurements. Different datasets, which are available at various time steps, allow the validation of these processes along the whole 220 km simulated stretch (from Paris to the entrance of the Seine River estuary). Once validated, the ProSe model is then used to assess the biogeochemical functioning of the Seine River along this highly anthropized stretch. The impact of pelagic and benthic processes on the different biogeochemical cycles (carbon, nitrogen, and phosphorus) is quantified for different hydrological conditions, up- and downstream the major waste water treatment plant of the Paris urban area, which treats the effluents of over 5 million population equivalent. The model is then used to assess the effect of the monitoring frequency on the estimation of the water quality as defined by the European Water Framework Directive. The results highlight the importance of a detailed representation of physical processes in hydro-ecological models for a reliable simulation of in-river biogeochemical fluxes and of exchanges at the sediment-water interface. Having in mind the present targets of the improvement of the quality of water bodies, this work illustrates the importance of hydro-ecological modelling as an essential complement to water quality monitoring strategies.

Le but principal de cette thèse était d'étudier les caractéristiques de la matière organique dissoute (MOD) dans le bassin versant de la Seine. Ce travail a été réalisé dans le cadre du programme de recherche PIREN-Seine. Les travaux présentés ici visaient plus particulièrement à identifier les sources de MOD et à suivre son évolution dans les zones d’étude. L’analyse des propriétés optiques (UV-Visible, fluorescence) de la MOD, couplée aux traitements PARAFAC et ACP, a permis de discriminer différentes sources de MOD et de mettre en évidence des variations spatio-temporelles de ses propriétés. L’axe Seine, en aval de Paris, a notamment été caractérisé par l'activité biologique la plus forte. La MOD du bassin de l’Oise a montré des caractéristiques plus "humiques", tandis que le bassin de la Marne a été caractérisé par un troisième type spécifique de MOD. Il a d’autre part été mis en évidence la présence de MODs spécifiques dans chaque zone pour les échantillons prélevés en périodes d’étiage, alors qu’une distribution homogène des composants a été obtenue pour l’ensemble des échantillons prélevés en période de crue.Le rôle environnemental des colloïdes naturels étant étroitement lié à leur taille, il a d’autre part été développé une technique analytique/séparative originale pour l’étude de ce matériel complexe, un fractionnement par couplage flux/force avec flux asymétrique (AF4). Le fractionnement par AF4 des échantillons a confirmé la variabilité spatio-temporelle en composition et en taille de la MOD d'un site de prélèvement à un autre et a permis de distinguer différentes sources de MOD colloïdale confirmant les résultats de l’étude de ses propriétés optiques. / The main goal of this thesis was to investigate the characteristics of dissolvedorganic matter (DOM) within the Seine River catchment in the Northern part of France. ThisPhD thesis was performed within the framework of the PIREN-Seine research program. Theapplication of UV/visible absorbance and EEM fluorescence spectroscopy combined toPARAFAC and PCA analyses allowed us to identify different sources of DOM andhighlighted spatial and temporal variations of DOM properties. The Seine River wascharacterized by the strongest biological activity. DOM from the Oise basin seemed to havemore "humic" characteristics, while the Marne basin was characterized by a third specifictype of DOM. For samples collected during low-water periods, the distributions of the 7components determined by PARAFAC treatment varied between the studied sub-basins,highlighting different organic materials in each zone. A homogeneous distribution of thecomponents was obtained for the samples collected in period of flood.Then, a semi-quantitative asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4) methodology wasdeveloped to fractionate DOM. The following optimized parameters were determined: across-flow rate of 2 ml min-1 during the focus step with a focusing time of 2 min and anexponential gradient of cross-flow from 3.5 to 0.2 ml min-1 during the elution step. Thefluorescence properties of various size-based fractions of DOM were evaluated by applyingthe optimized AF4 methodology to fractionate 13 samples, selected from the three sub-basins.The fluorescence properties of these fractions were analysed, allowing us to discriminatebetween the terrestrial or autochthonous origin of DOM.