Nous reportons dans ces travaux de thèse le développement de deux spectromètres à lasers fonctionnant dans la région spectrale du moyen infrarouge (2,78 µm et 8 µm) correspondant aux deux fenêtres atmosphériques pour la détection de traces de gaz. Le premier spectromètre, basé sur la génération de différence de fréquences (DFG) vers 2,78 µm, est couplé à un spectromètre utilisant un laser à cascade quantique (QCL) vers 8 µm dans une cellule multipassages. Ce montage croisé nous a permis de déterminer pour la première fois expérimentalement les intensités de 31 raies d’absorption les plus intenses de la branche Q de la bande fondamentale ν₁ de l’isomère trans de l’acide nitreux (trans-HONO), considéré comme espèce clé pour la capacité d'oxydation atmosphérique. Nous avons exploité le spectromètre à QCL lors d’une campagne de mesures ciblée sur la surveillance continue du méthane (CH₄) pendant le mois de janvier 2013 à Dunkerque. Les observations de la variation de la concentration du CH₄ ont été analysées à l'aide des paramètres météorologiques simultanément enregistrées. Face au besoin d’identification de ses sources d’émission, nous avons développé la technique IRLS (Isotope Ratio Laser Spectrometry) pour la mesure du taux isotopique de ¹³CH₄/¹²CH₄. Les résultats préliminaires sont présentés. / I report in this PhD thesis on the development of two mid-infrared laser spectrometers, based on difference-frequency generation (DFG) and quantum cascade laser (QCL), for application to trace gas monitoring. The DFG spectrometer (2.78 µm) was coupled with the QCL spectrometer (8 µm) to simultaneously measure nitrous acid (HONO) absorption spectra of the v₁ and v₃ bands respectively. Such crossing measurements allow us to determine experimentally, for the first time, the line strengths of 31 absorption lines of the ν1 band of trans isomer of nitrous acid that significantly impacts the air quality and climate change because of its crucial role in the atmospheric oxidation capacity. The QCL spectrometer is also deployed for continuous monitoring of methane (CH₄) during January 2013 in Dunkirk. Methane concentration variation is analyzed with the help of the simultaneously recorded meteorological parameters. In order to identify the sources of CH₄ emission, I developed an Isotope Ratio Laser Spectrometry (IRLS) technique to measure the isotopic ratio of ¹³CH₄/¹²CH₄. Preliminary results are presented.

Dans l’objectif d’évaluer le devenir de sédiments subduits variablement enrichis en soufre dans des conditions P-T (pression – température) correspondant au toit de la plaque sous un arc volcanique, des expériences de fusion et de cristallisation ont été réalisées en conditions hydratées en presse piston-cylindre(3 GPa ; 650 – 1000°C ; ƒO2 ~ NNO) sur des sédiments naturels (pélite et marne), non dopés en éléments en traces et variablement enrichis en soufre (0, 1 et 2 wt% Sin). Lors de la fusion du sédiment pélitique, des liquides trondhjémitiques à granitiques sont produits en équilibre avec un résidu composé de grenat +disthène ± phengite ± quartz + rutile. Lors de la fusion du sédiment marneux, des liquides granodioritiques sont produits en équilibre avec un résidu constitué de grenat ± épidote ± clinopyroxène ± disthène ± quartz +rutile. L’ajout de soufre dans le système pour une ƒO2 ~ NNO conduit à une précipitation de sulfures. La quantité de fer (Fe2+) disponible dans le système diminue fortement (augmentation du Mg#) et impactegrandement les relations de phases : le grenat, l’épidote et la phengite sont déstabilisées au profit des pyroxènes, de la biotite ou encore de l’amphibole. La distribution des éléments en traces dans le liquide silicaté par rapport au sédiment de départ est également très affectée pour les systèmes dopés en soufre(ex : fractionnement des terres rares). Nous proposons, à partir des données obtenues dans des xénolites mantelliques (Grenade, Petites Antilles) et lors de modélisations géochimiques, que la contribution dans lecoin mantellique de 1 à 3 % de liquides trondhjémitiques/granitiques issus de la fusion de sédiments pélitiques modérément enrichis en soufre (≤ 1 wt% Sin) peut expliquer la variabilité de composition des basaltes du sud de l’arc des Petites Antilles (Grenade et Grenadines). / The main issue of this study is to constrain the fate of subducted sediments variably enriched in sulphur for P-T (pressure – temperature) relevant for the slab at sub-arc depth. Using piston-cylinder apparatus, we performed melting and crystallisation experiments (3 GPa; 650 – 1000°C; ƒO2 ~ NNO) on natural, trace elementundoped and volatile-rich sediments (pelite and marlstone). Experiments were conducted with variable water (5 to 10 wt% H2Oin) and sulphur (0, 1 and 2 wt% Sin) contents. Silicate melts produced by the fluid-present melting of pelite range from trondhjemitic to granitic compositions, are broadly peraluminous and coexist with garnet + kyanite ± phengite ± quartz + rutile. Those produced by the fluid-present melting of marlstone are sodic (granodioritic composition), metaluminous to slightly peraluminous and coexist with garnet ± epidote ± clinopyroxene ± kyanite ± quartz + rutile. Sulphur addition at ƒO2 ~ NNO leads to sulphide precipitation. Thus, iron (Fe2+) contents decrease (Mg# increase) in the system and this strongly impacts phase relationships: garnet, epidote and phengite are consumed in favour of pyroxens, biotite and amphibole. Trace-element distribution between silicate melt and starting bulk for S-doped systems is largely impacted (e.g. rare earth elements fractionation). On the basis of data obtained in mantle xenoliths(Grenada, Lesser Antilles) and from geochemical modelisations, we are suggesting that a contribution in the mantle wedge of 1 to 3 % of trondhjemitic/granitic melts derived from pelitic sediments (≤ 1 wt% Sin) mayaccount for the composition of basalts in the southern part of Lesser Antilles (Grenada and Grenadines).

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du projet < personnalisation des environnements informatiques pour l'apprentissage humain (EIAH) > financé par la Région Rhône-Alpes. La personnalisation des EIAH est essentiellement dépendante de la capacité à produire des traces pertinentes et exploitables des activités des apprenants interagissant avec un EIAH. Dans ce domaine, l'exploitation des traces relève explicitement plusieurs problématiques allant de sa représentation de manière normalisée et intelligible à son traitement et interprétation en temps différé ou en temps réel au moment même de l'apprentissage. La multiplication des pratiques et des usages des traces requiert des outils génériques pour soutenir leurs exploitations. L'objectif de cette thèse est de définir les fondements théoriques de tels outils génériques permettant l'exploitation des traces d'interaction. Ceci nous a amené à définir la notion de Systèmes à Base de Trace modélisées : une classe de systèmes à base de connaissances facilitant le raisonnement et l'exploitation des traces modélisées. L'approche théorique proposée pour construire de tels systèmes s'articule autour de deux contributions : (1) La définition d'un cadre conceptuel définissant les concepts, l'architecture et les services mobilisés par les SBT. (2) La définition d'un cadre formel pour les systèmes à base de traces modélisées. Plus précisément, la proposition d'un langage pour l'interrogation et la transformation de trace modélisées à base de règles permettant des évaluations ponctuelles et continues. La sémantique formelle de ce langage est définie sous forme d'une théorie des modèles et d'une théorie de point fixe, deux formalismes habituellement utilisés pour décrire la sémantique formelle des langages de représentation de connaissances / This thesis is funded by the Rhône-Alpes Region as a part of the project < Personalisation of Technology-Enhanced Learning (TEL) Systems >. Personalising TEL Systems is, above all, dependent on the capacity to produce relevant and exploitable traces of individual or collaborative learning activities. In this field, exploiting interaction traces addresses several problems ranging from its representation in a normalised and intelligible manner to its processing and interpretation in continuous way during the ongoing TEL activities. The proliferation of trace-based exploitations raises the need of generic tools to support their representation and exploitation. The main objective of this thesis is to define the theoretical foundations of such generic tools. To do that, we define the notion of Trace-Based System (TBS) as a kind of Knowledge-based system whose main source of knowledge is a set of trace of user-system interactions. This thesis investigates practical and theoretical issues related to TBS, covering the spectrum from concepts, services and architecture involved by such TBS (conceptual framework) to language design over declarative semantics (formal framework). The central topic of our framework is the development of a high-level trace transformation language supporting deductive rules as an abstraction and reasoning mechanism for traces. The declarative semantics for such language is defined by a (Tarski-style) model theory with accompanying fixpoint theory

Dans le domaine des environnements numériques, un enjeu particulier consiste à construire des systèmes permettant aux utilisateurs de partager et de réutiliser leurs expériences. Cette thèse s'intéresse à la problématique générale des recommandations contextuelles pour des applications web dans un contexte particulier : tâche complexes, beaucoup de données, différents types d'utilisateurs (du débutant au professionnel), etc. Nous cherchons à fournir une assistance à l'utilisateur en prenant en compte le contexte et la dynamique des tâches que l'utilisateur effectue. On cherche à fournir des recommandations dynamiques qui sont enrichies au fur et à mesure des expériences. Pour fournir ces recommandations dynamiques, nous nous appuyons sur le Raisonnement à Partir de l'Expérience Tracée (RàPET). Dans le RàPET, les traces d'interaction constituent d'importants conteneurs de connaissances. Ces traces permettent de mieux comprendre le comportement des utilisateurs et leurs activités. Par conséquent, elles représentent également le contexte de l'activité. Les traces peuvent donc venir nourrir un assistant à partir d'expérience en lui fournissant des connaissances appropriées. Dans cette thèse, nous présentons un état de l'art sur les systèmes d'assistances dynamiques et nous rappelons les concepts généraux des systèmes à base de traces. Nous avons proposé une formalisation des traces modélisées et des processus qui permettent de manipuler ces traces. Nous avons notamment défini une méthode pour établir des mesures de similarité afin de comparer des traces modélisées. Nous avons implémenté ces propositions dans un outil appelé TStore. Cet outil permet le stockage, la transformation, la gestion et la réutilisation des traces modélisées. Ensuite, nous avons proposé un mécanisme de rejouage de traces pour permettre aux utilisateurs de revenir à un état précédent de l'application. Enfin, nous avons décrit une approche de recommandations à partir de traces. Le moteur de recommandations est alimenté par les traces d'interactions laissée par les précédents utilisateurs de l'application. Cette approche s'appuie sur les mesures de similarité proposées plus haut. Nous avons validé nos contributions théoriques à l'aide de deux applications web : SAP BusinessObjects Explorer pour l'analyse de données, et Wanaclip pour la génération semi-automatique de clips vidéos. Le mécanisme de rejouage de traces est démontré dans SAP BusinessObjects Explorer. Les recommandations à base de traces sont illustrées dans l'application Wanaclip. Dans la dernière partie du manuscrit, nous mesurons les performances de TStore et la qualité des recommandations et des mesures de similarité qu'il implémente. Nous discutons aussi des résultats du sondage que nous avons appliqué aux utilisateurs de Wanaclip pour mesurer leur satisfaction. Nos évaluations montrent que notre approche offre des recommandations satisfaisantes et un bon temps de réponse. / In the field of digital environments, a particular challenge is to build systems that enable users to share and reuse their experiences. In this thesis, we are interested in the general problem of contextual recommendations for specific web applications in a particular context: complex tasks, huge amount of data, various types of users (from novice to professional), etc. We focus on providing user assistance which takes into account the context and the dynamics of users’ tasks. We seek to provide dynamic recommendations that are enriched by new experiences over time. To provide these dynamic recommendations, we make use of Trace-Based Reasoning (TBR). TBR is a recent artificial intelligence paradigm that draws its inspiration from Case-Based Reasoning. In TBR, interaction traces act as an important knowledge container. They help to understand users’ behaviors and their activities. Therefore, they reflect the context of the activity. Traces can feed an experience-based assistant with the adequate and appropriate knowledge. In this thesis, we introduce a state of the art about dynamic assistance systems and the general concepts of Trace-Based Systems. In order to provide experience-based assistance, we have made several contributions. First, we propose a formal representation of modeled traces and a description of the processes involved in their manipulation. Notably, we define a method for computing similarity measures for comparing modeled traces. These proposals have been implemented in a framework named TStore for the storage, transformation, management, and reuse of modeled traces. Next, we describe a trace replay mechanism enabling users to go back to a particular state of the application. This mechanism supports impact propagation of changes during the replay process. Last, we define a recommendation approach based on interaction traces. The recommendation engine is fed by interaction traces left by previous users of the application and stored in a manager, such as TStore. This approach facilitates knowledge sharing between communities of users and relies, among other things, on the similarity measures mentioned above. We have validated our theoretical contributions on two different web applications: SAP BusinessObjects Explorer for data reporting and Wanaclip for generating video clips. The trace replay mechanism is demonstrated in SAP BusinessObjects. Trace-Based Reasoning recommendations are illustrated with Wanaclip to guide users in both video selection, and the actions to perform in order to make quality video clips. In the last part of this manuscript, we measure the performances of TStore and the quality of recommendations and similarity measures implemented in TStore. We also discuss the results of the survey that the users of Wanaclip answered in order to measure their satisfaction. Our evaluations show that our approach offers satisfactory recommendations and good response time.

Nos recherches s'inscrivent dans le domaine de l'ingénierie des connaissances et plus particulièrement dans la capitalisation et le partage de connaissances d'observation et d'analyse de traces numériques d'activités. Dans ce cadre, nous basons notre approche sur le concept de la trace modélisée (M-Trace) développée par l'équipe SILEX. Au travers de notre approche nous donnons la possibilité d'exploiter des traces numériques d'activités de bas niveaux pour faire émerger des connaissances de plus haut niveaux obtenues via des transformations à base de règles. Ces règles modélisent des connaissances d'observation et d'analyse de différents utilisateurs et sont capitalisables et partageables entre ces derniers. Nous complétons notre proposition en fournissant une visualisation synthétique des niveaux de connaissances et de leurs observés. Via un modèle générique de trace, que nous avons développé, cette synthèse visuelle est navigable afin de permettre aux utilisateurs d'explorer les différents niveaux de connaissances et de reconstituer le chemin de construction des observables entre les niveaux, facilitant ainsi l'analyse. Nos différentes propositions ont été réifiées dans un logiciel du nom de D3KODE (« Define, Discover, and Disseminate Knowledge from Observation to Develop Expertise »). Ce logiciel a été mis à l'épreuve dans le contexte de la formation professionnelle sur les simulateurs pleine échelle du groupe EDF utilisés pour la formation et le perfectionnement des agents de conduite de centrale nucléaire. Dans un tel cadre l'observation, l'analyse et le débriefing des interactions individuelles et collectives des opérateurs sont des activités critiques et particulièrement dense notamment pour les jeunes formateurs. Les données collectées sont difficilement exploitables dû à leur grande quantité et à leur très bas niveau nécessitant une expertise forte que tous les formateurs ne possèdent pas. Ce travail a donné lieu à une évaluation en contexte réel sur simulateur pleine échelle et à des résultats significatifs permettant de valider notre approche et d'encourager des perspectives de recherche nombreuses / Our research takes place in the field of knowledge engineering. In particularly we focus our study in capitalizing and sharing knowledge of observation and analysis of digital traces. In this context, we base our approach on the concept of modeled trace (M-Trace) developed by the SILEX team. Our approach give the possibility to exploit low levels digital traces in order to extract higher knowledge level through rule-based transformations. These rules modelize the knowldege of observation and analysis of different users. Rules can be capitalized and shared between users. We complete our proposal by providing a synthetic visualization of the knowledge levels with observed elements from the activity. By means of a generic trace model, that we have specified, users can explore the different abstraction level in purposes of investigation in order to better understand and analyze the activity. Our proposals have been implemented in a prototype, called D3KODE (« Define, Discover, and Disseminate Knowledge from Observation to Develop Expertise »), allowing the processing, representation and visualization of traces. D3KODE was applied in the context of professional training on the nuclear power plant full-scope simulator of the EDF group designed to maintain and enhance the knowledge and skills of Nuclear Power Plant control room staff. In such context, the observation, analysis and debriefing of individual and collective interactions of trainees’ operators is a dense activity that require attention and constant alertness of the trainers throughout the simulation, especially for the young trainers who do not have the expertise of confirmed trainers. The amount of data collected during a simulation is big and very low levels. They are difficult to analyse manually in order to extract high level information reflecting the behaviour of trainees. In such a context, understand and follow the activity requires a strong expertise that all trainers don’t have. So as to validate our approach, D3KODE was evaluated in a real context according to a comparative protocol conducted with a team of trainers from EDF Group. The evaluation gave significant results to validate our approach and encourage many research opportunities

Ce travail de thèse a pour but de construire et d’étudier une fibration de Hitchin pour les groupes qui apparaît naturellement lorsque l’on essaie de géométriser la formule des traces. On commence par construire une telle fibration en utilisant le semi-groupe de Vinberg. Sur ce semi-groupe de Vinberg, on montre qu’il existe un certain morphisme « polynôme caractéristique » muni d’une section naturelle, de même que dans le cas des algèbres de Lie. On montre également que l’on peut construire un centralisateur régulier au-dessus de cette base des polynômes caractéristiques qui est un schéma en groupes commutatif et lisse.On s’intéresse alors à des variantes pour les groupes des fibres de Springer affines pour lesquelles on remarque que l’introduction du semi-groupe de Vinberg permet d’obtenir une condition d’intégralité analogue à celle de Kazhdan-Lusztig. Ces fibres de Springer affines sont des analogues locaux des fibres de Hitchin. On obtient alors une formule de dimension pour ces fibres.Dans un troisième temps, on s’intéresse à l’aspect global de cette fibration pour laquelle on donne une interprétation modulaire et sur laquelle on construit l’action d’un champ de Picard, issu du centralisateur régulier. L’espace total de cette fibration étant en général singulier, nous étudions son complexe d’intersection. Cet espace de Hitchin s’obtient naturellement comme l’intersection du champ de Hecke avec la diagonale du champ des G-torseurs et on démontre que sur un ouvert suffisamment gros de la base de Hitchin, le complexe d’intersection de l’espace de Hitchin s’obtient par restriction de celui du champ de Hecke corrrespondant.Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, on établit un théorème du support dans le cas où l’espace total est singulier analogue à celui de Ngô et l’on démontre que, dans le cas de la fibration de Hitchin, les supports qui interviennent sont reliés aux strates endoscopiques. / This main goal of this work is to construct and study the properties of Hitchin fibration for groups which appears naturally when we try to geometrize the trace formula. We begin by constructing this fibration using the Vinberg’s semigroup. On this semigroup, we show that there exists a characteristic polynomial morphism equipped with a natural section, analog at the Kostant’s one in the case of Lie algebras. We also show that there exists on the base of characteristic polynomials a regular centralizer scheme, which is a smooth commutative group scheme.Then, we are interested in some variant of affine Springer fibers, for which we see that the Vinberg’s semigroup appears naturally to obtain an integrality condition analog to Kazhdan-Lusztig’s one. These affine Springer fibers are local incarnation of Hitchin fibers.In a third time, we go back to the global case and give a modular interpretation of this new Hitchin fibration on which we construct an action of a Picard stack, coming from the regular centralizer.The total space of this fibration, even on the generically regular semisimple locus will be singular and we want to understand his intersection complex. This space can be obtained as the intersection of the Hecke stack with the diagonal of the stack of G-bundles and we show that on a sufficiently big open subset of the Hitchin base, the intersection complex of the Hitchin’s space is the restriction of the corresponding intersection complex on the Hecke stack.Finally, in the last part of this work, we establish a support theorem in the case of a singular total space, generalizing Ngo’s theorem et we show that in the case of Hitchin fibration, the supports that appear are related to the endoscopic strata.

Les cherts, roches siliceuses, sont souvent considérés comme des marqueurs des conditions environnementales de la Terre primitive. Ces roches sont constituées de quartz sous différentes formes dont le quartz microcristallin ou microquartz est la forme majoritaire. Le but de cette thèse est d'étudier à l'échelle micrométrique les compositions isotopiques de l'oxygène et du silicium des différentes formes de silice dans des cherts d'âges variés, allant de 3,5 à 1,9 Ga afin de mieux comprendre l'origine et le mode de formation de ces roches et d'essayer d'améliorer les reconstructions des températures océaniques du Précambrien. Les mesures isotopiques, réalisées à la sonde ionique ims 1270, ont une précision meilleure que 0,2 ‰ pour le [delta]18O et de l'ordre de 0,3 ‰ pour le [delta]30Si. Ces analyses isotopiques ont été combinées avec l'analyse des éléments traces (B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Fe) avec la sonde ionique 3f, avec une étude pétrographique détaillée du microquartz et avec l'analyse des inclusions fluides des veines de quartz. Le résultat principal est la mise en évidence de grandes gammes de variation du [delta]18O (entre 1 ‰ et 14?‰) et du [delta]30Si (entre 2 ‰ et 5 ‰) à l'échelle micrométrique dans le microquartz. La gamme de variation du [delta]18O a pu être interprétée dans les échantillons datés de 1,9 Ga comme témoignant de l'histoire diagenètique de ces roches. Cette gamme permet, en corrigeant de l'effet de la diagenèse, de reconstruire des températures océaniques à 1,9 Ga entre 37 et 52°C, ce qui laisse suggérer un océan assez chaud au Précambrien si ces échantillons sont représentatifs de conditions globales. Dans le cas des échantillons datés à 3,5 Ga, les variations de [delta]30Si et de concentrations en éléments traces apportent des informations sur les origines variées des cherts. Enfin, l'effet des circulations fluides sur les compositions isotopiques du microquartz a été caractérisé par l'analyse isotopique du [delta]18O et du [delta]30Si et par l'étude des inclusions fluides. Il est démontré que dans certains cas le [delta]18O du microquartz peut être entièrement rééquilibré avec les fluides hydrothermaux ou métamorphiques. L'approche développée dans cette thèse devra dans le futur être appliquée systématiquement à l'étude des cherts aux fins de reconstructions paléo-environnemantales / Cherts, which are siliceous rocks, are considered as possible proxies of paleo-environmental conditions of the Early Earth. These rocks contain various forms of quartz, microquartz being the predominant one. The study of oxygen and silicon isotopic composition in the various forms of silica in cherts of different ages, from 3,5 Ga to 1,9 Ga, allowed to better understand the origin and the formation of these rocks and allowed to try to reconstruct paleo-temperatures for Precambrian seawater. Isotopic measurements were obtained with the ims 1270 multicollector ion microprobe with a precision better than 0,2 ‰ for [delta]18O and of ˜ 0,3 ‰ for [delta]30Si. These analyses were combined with the measurement of traces elements concentrations (B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Fe) with the ims 3f ion microprobe, with a petrographical study of microquartz and with the study of fluid inclusions in quartz veins. The major result is the existence at a micrometer scale of a large range of variations for [delta]18O (between 1 ‰ to 14?‰) and [delta]30Si (between 2‰ to 5‰). In the Gunflint cherts, the range of [delta]18O variation has been interpreted as due to diagenesis and has been used to reconstruct oceanic paleo-temperatures. The calculated temperatures range from +37°C to +52°C, suggesting an hot ocean during the Precambrian era if Gunflint cherts are representative of global environmental conditions. The [delta]30Si variations associated with that of trace elements concentrations allow to constrain the various origins of these cherts. The effect of fluid circulations on the isotopic compositions has been characterized by [delta]18O and [delta]30Si analyses and by fluid inclusions study. It is shown that in some cases the [delta]18O value of microquartz can be totally re-equilibrated with the hydrothermal or metamorphic fluids. The approach developed in this thesis will be decisive in future studies of Archean cherts for paleotemperature reconstructions

L'épandage des boues d'épuration est un mode de valorisation à la fois écologique et économique pour autant que l'on maitrise leur qualité et notamment la concentration des métaux lourds mobilisables. Le cuivre est une molécule très répandue, naturelle dans l'environnement, largement utilisée dans l'industrie et l'agriculture. En conséquence, les quantités de cuivre dans l'environnement ont augmenté, de sorte que ce dernier a été choisi dans cette étude comme représentant de la pollution anthropique pour évaluer sa mobilité en fonction de la qualité des boues épandues et des sols. 9 boues classiques et 2 sols (Sol d’herbe (de France) et sol de riz (du Vietnam)) ont été étudiés ainsi que des boues granulaires. Une méthodologie est proposée pour évaluer l'effet de la boue et de l'origine du sol sur la capacité de lessivage du cuivre lors de l'épandage des boues pour les activités agricoles. Les essais de désorption dans les colonnes de sol amendé par des boues ont montré que: a) quelle que soit l'origine du sol amendé, les boues de lit de roseaux (LR), séchées (BCD), centrifugées (BC) ont présenté une libération de Cu inférieure à 2% tandis que les boues de filtre-presse (BFP), digérées (BD), épaissies (BE) et calcaires (BCh) ont amélioré la disponibilité de Cu dans le sol; b) La lixiviation du cuivre dans le sol d’herbe (du France) amendé par des boues granulaires était supérieure à celle mesurée pour les échantillons classiquesde boues; c) Dans le sol de riz (de Vietnam), l'épandage des boues granulaires a limité la désorption de cuivre par rapport aux échantillons de boue (BCh), de filtre-presse (BFP), digérée (BD) ou centrifugée (BC). Quatre mécanismes sont proposés pour expliquer le devenir du Cu dans les sols: 1) le contrôle; 2) le groupe de Cp1, Cp2, BC, LR and BCD; 3) le groupe de BCh, BD, BE, BFP et 4) le groupe de boue granulaire. Il est constaté que pour le sol de riz contenant une faible teneur en matière organique, l'application de boues granulaires ou d'autres types de boue tels que les boues compostées ou séchées peut non seulement augmenter la teneur en éléments nutritifs, mais aussi réduire la capacité de lixiviation du cuivre. / The spreading of sewage sludge is both ecological and economical in sofar as their quality is controlled and in particular the low level of the heavy metals available. Copper is a very common substance, naturally occurring in the environment, widely used in industry and agriculture. As a result, quantities of copper in the environment have increased, so it has been selected in this study as representing human-induced pollution to assess its mobility in relation to the quality of sludge and soil. 9 different sludges and 2 soils (grass soil from France and paddy soil from Vietnam) were studied as well as granular sludge. A methodology was developed to evaluate the effect of sludge and soil origin on copper leaching ability during sludge application for agricultural activities. Desorption tests in soil-amended sludge columns showed that: a) Whateverthe origin of soil, the centri-dried (BCD), centrifuged (BC), reed-bed (LR) sludges presented a Cu release lower than 2% while filter-pressed (BFP), digested (BD), thickened (BE) and limed (BCh) sludge amended soils increased Cu availability in soil; b) the copper leaching of granular sludge amended grass soil was higher than those measured for conventional sludge samples; c) in paddy soil, landspreading of granular sludge limited the Cu desorption compared to limed (BCh), filter-press (BFP), digested (BD) and centrifuged (BC) sludge samples. Four mechanisms groups are proposed to explain the fate of Cu in soils: 1) the control; 2) the group of Cp1, Cp2, BC, LR and BCD; 3) the group of BCh BD BE and BFP, and 4) the group of granular sludge. It is found that paddy soil containing low organic matter, application of granular sludge orother types such as composted or dried sludge can not only increase the nutrient content but also reduce the leaching capacity of copper.

La cigarette électronique est installée sur le marché depuis plusieurs années et jouit aujourd’hui d’une forte notoriété. Les données scientifiques existantes tendent à considérer l’e-cigarette comme moins toxique que son homologue principal, la cigarette conventionnelle. Cependant, l’impact intrinsèque du vapotage sur la santé humaine, à court et long terme, n’est pas précisément connu et est actuellement au coeur de nombreux débats de Santé Publique.Depuis 2014, nous menons un projet dont l’objectif principal est d’étudier l’impact sanitaire de la cigarette électronique au moyen d’une approche pluridisciplinaire combinant entre autres l’analyse physicochimique et la toxicologie expérimentale. Dans le cadre de ce projet, mes travaux ont porté sur la caractérisation physicochimique des e-liquides, d’une marque commerciale, et de leurs e-vapeurs, basée en particulier sur l’identification et la quantification de composés potentiellement toxiques pour l’Homme. En l’absence de méthodes de référence, cette analyse requiert un niveau élevé de maîtrise et de robustesse de l’ensemble de la chaîne de mesure, allant de la génération à l’analyse, notamment pour les e-vapeurs.Les éléments traces métalliques (ETM) étant des composés à impact sanitaire potentiel, nos travaux ont débuté par le développement et la validation d’une méthode de dosage simultané de 15 ETM dans les e-liquides par ICP-MS. Il s’avère que l’e-liquide, matrice organique visqueuse, est source d’effets de matrice non négligeables qu’il est nécessaire de corriger par l’ajout de matrice dans le calibrant, en proportion adaptée. La méthode a été entièrement validée selon les recommandations du Comité français d’accréditation et de l’US Environmental Protection Agency et a démontré des paramètres de robustesse satisfaisants.Six e-liquides et leurs e-vapeurs respectives, générées par une machine à fumer/vapoter, ont été ensuite analysés pour la recherche et la quantification de leurs ingrédients principaux (propylène glycol, glycérol et nicotine) et de différents polluants potentiellement toxiques (15 ETM, 50 pesticides, 16 hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et 3 composés carbonylés). Les e-liquides avaient une composition conforme à celle annoncée par le fabricant et contenaient quelques rares polluants, à l’état de traces. Dans les e-vapeurs, 3 composés carbonylés, 2 HAP et 4 ETM (Sb, Cd, Cr et Pb) ont été retrouvés à des concentrations 7 à 6126 fois inférieures à celles mesurées dans la fumée de la cigarette de référence 3R4F, analysée dans des conditions comparables (à l’exception du Cr et du Sb non présents dans la fumée de la 3RF4).Le profil de vapotage, qui repose essentiellement sur le volume, la durée et la fréquence des bouffées, semble contribuer à la large variabilité de la composition chimique des e-vapeurs observée entre les différentes données de la littérature. En se focalisant sur l’analyse d’une seule famille de composés à impact sanitaire probable, nous avons montré, d’une part, que le profil de vapotage a une influence certaine sur la composition de l’e-vapeur en composés carbonylés et, d’autre part, que les profils de vapotage ne sont pas adaptés à tous les modèles d’e-cigarette.Les travaux de cette thèse ont participé à améliorer les connaissances actuelles sur la caractérisation physicochimique des émissions de cigarette électronique. Globalement, les e-cigarettes et e-liquides testés émettent et/ou génèrent quelques rares composés potentiellement toxiques, à des concentrations inférieures à celles observées dans la fumée de cigarette conventionnelle. Les résultats de nos travaux répondent en partie à l’urgente nécessité d’optimiser et d’harmoniser les pratiques analytiques dans le domaine de l’e-cigarette et de ses émissions. Ils devraient ainsi contribuer à l’établissement de méthodes de référence qui faciliteront et autoriseront l’interprétation et la comparaison des données, actuellement très disparates dans la littérature. / The electronic cigarette has been on the market for several years and enjoys a strong reputation. Existing scientific data tend to consider the e-cigarette as less toxic than its main counterpart, the conventional cigarette. However, the intrinsic impact of vaping on human health, in the short and long term, is not precisely known and is currently part of many Public Health debates.Since 2014, we have undertaken a project whose main objective is to study the health impact of the electronic cigarette using a multidisciplinary approach comprising physicochemical analysis and experimental toxicology. As part of this project, my work focused on the physicochemical characterization of e-liquids, from a unique commercial source, and their e-vapors, mainly based on the identification and quantification of potentially-toxic compounds. Regarding the current lack of reference methods, this analysis requires a high level of control and robustness of the entire measurement chain, from generation to analysis methods, especially for e-vapor study.Considering the potential health impact of metallic trace elements (MTEs), we first developed and validated a method allowing the simultaneous dosage of 15 MTEs in e-liquids by ICP-MS. The e-liquid, a viscous organic matrix, is a source of significant matrix effects which must be corrected by the addition of matrix in the calibration step, in a suitable proportion. The method was fully validated according to the recommendations of the French Accreditation Committee and the US Environmental Protection Agency and demonstrated satisfactory robustness parameters.Six e-liquids and their respective e-vapors, generated via a smoking/vaping machine, were then analysed to detect and quantify their main ingredients (propylene glycol, glycerol and nicotine) and various potentially-toxic pollutants (15 MTEs, 50 pesticides, 16 polycyclic aromatic hydrocarbons and 3 carbonyl compounds). Each e-liquid composition was in accordance with that announced by the manufacturer and contained few pollutants, at trace levels. In the e-vapors, 3 carbonyl compounds, 2 polycyclic aromatic hydrocarbons and 4 MTEs (Sb, Cd, Cr and Pb) were found at concentrations 7 to 6126-fold lower than those measured in the mainstream smoke of the reference cigarette 3R4F, analysed under comparable conditions (except for chromium and antimony which were not detectable in the 3R4F smoke).The vaping regimen, that is mainly based on the volume, the duration and the frequency of puffs, is strongly suspected to participate to the large observed variability of the e-vapor chemical composition between different published data. Through focusing on the analysis of a unique family of compounds with health impact, we demonstrated, on the one hand, that the vaping regimen has some influence on the carbonyl composition of e-vapors and, on the other hand, that vaping regimens are not all suitable for any type of e-cigarette models.This work has contributed to improve the current knowledge on the physicochemical characterization of e-cigarette emissions. Globally, the e-cigarettes and e-liquids tested emit and/or generate few potentially-toxic compounds, at concentrations lower than those observed in conventional cigarette smoke. Our findings satisfy partly the urgent need of optimization and harmonization of the analytical practices used to study e-cigarettes and their emissions. They should thus contribute to the establishment of reference methods that will allow and facilitate the interpretation and comparison of data, which vary significantly across the literature.

Le phytomanagement est une méthode de gestion de sites pollués basée sur la capacité des plantes à séquestrer les polluants. L’utilisation de symbiotes fongiques peut représenter un atout afin d’augmenter la production de biomasse. Les endophytes bruns septés (DSE) pourraient stimuler la croissance végétale et augmenter leur protection contre les éléments-traces-métalliques (ETM). Cette thèse se déroule dans le cadre du projet LORVER et vise à comprendre l’interaction « plantes-DSE-sols pollués ». A ces fins, des champignons DSE isolés de racines de peupliers issues de sols pollués par des ETM ont été caractérisés. Ils appartiennent aux genres Leptodontidium, Phialophora, Cadophora et Phialocephala. Trois de ces souches ont ensuite été inoculées à des plantes en présence d’ETM. Dans certains cas, la croissance végétale a été stimulée et une augmentation de la teneur en chlorophylles, en P et en K, ou une réduction de la teneur en Cd dans les parties aériennes ont été mises en évidence. Puis, la souche la plus efficace sur la croissance végétale, Cadophora sp. Fe06, a été utilisée dans un double inoculum avec une souche endomycorhizienne, chez du ray-grass en présence d’ETM. Cette association diminue la teneur en Cd dans les feuilles. Enfin, les mécanismes impliqués dans la tolérance aux ETM chez les DSE ont été examinés via le criblage d’une banque de mutants d’insertions aléatoires, et via l’étude du rôle de la mélanine. Ce travail met en évidence que l’utilisation de DSE, de part leur capacité à coloniser de nombreuses plantes dans différents sols et à stimuler leur croissance, pourrait représenter un atout considérable pour des opérations de phytomanagement / Phytomanagement is a handling method of contaminated sites based on the ability of plants to sequester pollutants. Fungi could favor plant growth in contaminated sites but were far less studied in the context of phytomanagement. Dark septate endophytes (DSE) were reported to improve plant tolerance against metallic trace elements (TE). The present work is part of the LORVER project and aims to understand the “plant-DSE-TE”. DSE were isolated from poplar roots growing on TE-contaminated soils and characterized. They belong to Leptodontidium, Phialophora, Cadophora and Phialocephala genera. Three strains were inoculated to birch and poplar in TE-contaminated soils. Leptodontidium sp. improved plant growth with an increase in chlorophyll, P and K concentrations, whereas Cadophora sp. decreased Cd concentration in shoots of birch. Then, Cadophora sp. Fe06, was used with an endomycorrhizal fungus, to co-inoculate ryegrass in a TE-polluted soil. The co-inoculation leads to the decrease of Cd concentration in shoots. Finally, the mechanisms involved in TE-tolerance by DSE were studied through the screening of a library of Leptondontidium sp. insertional random-mutants and an evaluation of the role of melanin against TE stress. The present work highlights the complexity of the interactions between DSE and plants under TE stress. These interactions were influenced by different parameters including plant species, DSE strains, and soil properties. Nevertheless, the ability of DSE to colonize a broad spectrum of plants in different soils and to promote plant growth, suggest that DSE could represent a substantial benefit for the fungus-assisted phytomanagement of polluted soils