Ce travail a été effectué pour définir le rôle des bactéries ferri-réductrices sur la mobilisation du fer dans deux types de situations environnementales : l’une où les rizières sont soumises à la salinité et à des apports de matières organiques (Thaïlande) et l’autre où la toxicité ferreuse se développe fortement (Côte d’Ivoire). Diverses approches ont été adoptées allant de la caractérisation des sols et des eaux in situ à des études expérimentales au laboratoire en distinguant l’impact de divers paramètres (amendement organique, salinité, rhizosphère, teneur et nature des matières organiques des sols). Pour les sols de Thaïlande, les résultats montrent que la salinité limite la prolifération des communautés bactériennes. L’apport de matières organiques, même faible, améliore la croissance et les activités des communautés bactériennes dans les zones salines. Une adaptabilité à la salinité est observée pour diverses populations de bactéries constituant des consortia ferri-réducteurs cultivables ou non, comportant au moins 4 à 5 populations identifiées. Ces consortia possèdent, pour certains des populations ferri-réductrices communes à l’ensemble des conditions (salines vs non salines), des populations soit halotolérantes (Clostridium beijerinckii ; Bacillus sp. ; Oceanobacillus sp., Shewanella sp.), soit halophiles (Virgibacillus, Alkaliphilus metalliredigens, Bacillus megaterium), soit halosensibles, favorisant le maintien des activités dans des conditions de milieux variables. En Côte d’Ivoire, les conditions de milieu semble plus réductrices avec la présence d’une forte communauté bactérienne sulfato-réductrice (Desulfovribrio desulfuricans) et d’une forte communauté bactérienne ferri-réductrice, majoritairement fermentaire (Bacillus sp.), qui contribuerait efficacement à la réduction et solubilisation du fer. L’activité bactérienne ferri réductrice délétère en Côte d’Ivoire mais bénéfique en Thaïlande, apparaît comme un paramètre et un indicateur de la qualité des sols de rizières. / This work was performed to define the role of iron reducing bacteria (IRB) on the iron mobilization in two types of paddy fields presented different environmental problems. One is affected by salinity and received organic matter (Thailand) and the other by ferrous toxicity (Ivory Coast). Different approaches were adopted to characterize soil and water properties and determine in experiments populations and activities of IRB. Main parameters involved are salinity, rhizosphere, organic matter and iron bacterial reducing activities. Furthermore, the study of the structure of bacterial populations was done using molecular biology (PCR-TTGE). In Thai paddy soils, the results show that salinity limit bacterial communities proliferation. But the addition of organic matter improves bacterial growth and activities and remediates rice production. Bacterial populations observed in saline and non saline condition, presented halotolerant (Clostridium beijerinckii ; Bacillus sp. ; Oceanobacillus sp., Shewanella sp.), halophile (Virgibacillus, Alkaliphilus metalliredigens, Bacillus megaterium), or halosensitive characteristic, allowing the activity of bacterial communities in different medium conditions. In Ivory Coast paddy soils, the environmental conditions are more reducing with the presence of a large community of sulphate-reducing bacteria (Desulfovribrio desulfuricans). A large diversity of iron reducing communities, predominantly fermentative bacteria (Bacillus sp.), seems to contribute efficiently to iron reduction and solubilization. Iron reducing bacterial activity deleterious in Ivory Coast but beneficial in Thailand, appears as a parameter and indicator of the quality of paddy soil.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le Cd est un métal hautement toxique, dont les expositions chroniques mènent à des maladies d'obstruction respiratoire, des troubles rénaux ainsi que des désordres osseux. Il est connu que le Cd a pour cible de liaison les groupements thiols des protéines, d'où sa forte affinité au GSH et à la MT. Le Cd peut générer un stress oxydatif possiblement par l'inhibition d'enzymes antioxydantes, telles que la CAT, la SOD, le GR et la GPx, in vitro et in vivo. L'accumulation de Cd au sein des cellules induit la synthèse de MT qui protège des dommages oxydatifs ou de la toxicité des métaux. Sachant que l'exposition au Cd entraîne une induction de Pgp, de récentes études stipulent que la Pgp serait responsable de l'efflux de Cd après surexpression des gènes de MDR. Pour sa part, le Zn est un métal essentiel capable d'induire le GSH, la HSP70, la SOD ainsi que la MT, et ce, sans induire de stress oxydatif. Le but de cette recherche fut de caractériser la différence de sensibilité des cellules alvéolaires (lignée A549) et bronchiolaires (lignée H441) face au Cd et de comparer leur capacité à développer une résistance au Cd suite à une préexposition au Cd ou au Zn. Les hypothèses sont : i) le Cd induit un déséquilibre redox dans les cellules pulmonaires et celles-ci ont des capacités antioxydantes ainsi que des capacités à exprimer des protéines de stress de réponse immédiate différentes et ii) le Zn est en mesure d'induire une résistance au Cd différente de celle induite par le Cd lui-même. Les résultats de viabilité cellulaire obtenus après exposition de 24 h au Cd indiquent une LC50 presque deux fois plus élevée pour les cellules H441 comparativement aux cellules A549 (118 ± 7 vs. 61 ± 6 µM). Cette différence n'est pas due à une différence d'accumulation intracellulaire du Cd, ni au niveau basal de GSH intracellulaire, mais serait possiblement due au niveau d'ARNm de HSP70 (évalué semi quantitativement) 2,4 fois plus élevé dans les cellules H441 que dans les cellules A549. Cependant, les résultats de viabilité cellulaire obtenus en présence de BSO, un inhibiteur de synthèse de GSH, révèlent que cet antioxydant détient un rôle important dans la résistance basale au Cd dans les deux lignées. La CAT semblerait avoir un rôle plus important dans la résistance basale au Cd dans les cellules A549 que dans les cellules H441, compte tenu des résultats obtenus en présence de 3AT, un inhibiteur de la CAT. Dans les deux lignées, une préexposition de 24 h au Cd ou au Zn n'a pas modifié les niveaux d'accumulation de 109Cd. Une préexposition de 24 h au Cd (20 µM) a presque doublé la valeur de LC50 dans les cellules A549 tandis qu'une préexposition de 24 h au Zn (40 µM) n'a induit aucune résistance. Inversement, dans les cellules H441, la préexposition de 24 h au Cd (40 µM) n'a pas eu d'effet, tandis que le Zn (40 µM) a augmenté la résistance au Cd avec une augmentation de 23% de la LC50. Dans les cellules A549, la HSP70 ainsi que la MDR1 ne sembleraient pas être impliquées dans l'induction de résistance au Cd, par le Cd. Malgré que les cellules H441 soient constitutivement plus résistantes au Cd que les cellules A549, les cellules A549 possèdent une meilleure capacité à développer une résistance que les cellules H441. Nos résultats révèlent ainsi des différences entre résistances basales et acquises entre les deux lignées cellulaires et montrent que les cellules A549 et H441 toutes deux d'origine pulmonaire ne réagissent pas de la même façon, ne développent pas les mêmes mécanismes de défense et n'expriment pas nécessairement les mêmes niveaux de protéines de stress. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellules A549, cellules H441, Cadmium, Zinc, tolérance, GSH, MDR1, HSP70, stress oxydatif.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

En programme de lutte intégrée (PLI), les pesticides visant la répression des insectes ravageurs doivent s'agencer avec la lutte biologique qui s'y déroule. La description de l'impact des pesticides utilisés est donc essentielle pour la conservation des agents de lutte biologique en vergers. Dans cette étude, les effets toxicologiques de six nouveaux pesticides à base de spinetoram, novaluron, spirotetramat, chlorantraniliprole, flubendiamide et clothianidin sont décrits, envers les acariens prédateurs Galendromus occidentalis (Nesbitt) et Neoseiulus fallacis (Garman). Réalisés en laboratoire, les épreuves biologiques sont effectués en condition d'exposition extrême, où les toxicités de contact et résiduelle ont été évaluées sur l'éclosion des œufs, le stade larvaire, les femelles adultes et la fécondité. Le spinetoram et le spirotetramat se révèlent toxiques dans la majorité des tests réalisés. La concentration appliquée en verger du spinetoram est 34,33 fois supérieure à la valeur de la CL50 chez G. occidentalis et 14,02 fois supérieure chez N. fallacis. Le novaluron est néfaste aux larves des deux espèces. Le clothianidin démontre une toxicité intermédiaire généralisée, plus prononcée chez N. fallacis. Le flubendiamide et le chlorantraniliprole ne sont pas toxiques, à l'exception de ce dernier sur des larves de G. occidentalis. Le spinetoram et le spirotetramat devraient être évités en PLI en présence de ces acariens prédateurs. À ceux-ci s'ajoute le clothianidin en présence de N. fallacis. La tolérance de ces deux Phytoseiidae devra être vérifiée sur le terrain concernant le novaluron, en plus du chlorantraniliprole et le clothianidin spécifiquement pour G. occidentalis. L'étude démontre la compatibilité du flubendiamide avec les deux espèces et du chlorantraniliprole avec N. fallacis. Ces connaissances essentielles permettront de mieux gérer l'utilisation de ces produits en PLI et ainsi conserver ces agents efficaces de lutte biologique dans nos vergers. ______________________________________________________________________________

Ce travail porte sur l'étude du polyglyoxylate d'ethyle (PGEt) : sa synthèse, sa caractérisation et sa dégradation. Le PGEt a été obtenu par polymérisation anionique. Les conditions optimales font intervenir un amorçage par NE3 dans le CH2Cl2 à une température inférieure à -20°C. L'existence d'une température plafond (Tp = 310K pour [M]0 = 1M) nécessite l'utilisation d'agents de terminaison (phényl isocyanate ou bromure de 2-bromo-2-méthyl propionyle) afin d'obtenir des PGEt stables. La dégradation par hydrolyse in vitro du PGEt a été étudiée par RMN 1H, CES... Le mécanisme fait intervenir des coupures de chaines et des hydrolyses des esters. Les produits ultimes de dégradation identifiés sont l'éthanol et l'hydrate d'acide glyoxylique. Le caractère biodégradable du PGEt a été confirmé par respirométrie. Des études préliminaires de toxicité (sur des hématies, le nématode C. Elegans, et la croissance des plantes) n'ont pas révélé d'effet nocif du PGEt et de ses produits de dégradation.

Les nanoparticules ont soit une origine naturelle soit une origine anthropique. De par l’évolution technologique, l’homme produit des quantités croissantes de nanoparticules susceptibles de se retrouver dans l’environnement. Afin de prévenir les risques inhérents à ces rejets, pour la santé humaine ou l’environnement, il est nécessaire de caractériser au mieux les effets potentiels des nanoparticules et d’identifier les mécanismes qui régissent leurs interactions avec les organismes exposés. Dans ce contexte, le premier objectif de ces travaux était de mettre en évidence les mécanismes gouvernant les interactions entre bactéries et nanoparticules et de documenter l'influence de ces interactions sur la toxicité et génotoxicité des NPs pour les bactéries. Le second objectif était de déterminer en quoi cette toxicité et cette génotoxicité pouvait impacter les organismes bactériens au niveau communautaire. Les résultats ont montré que les interactions électrostatiques attractives entre les bactéries et les TiO2-NPs conditionnaient l’adsorption des nanoparticules à la surface des bactéries et conduisaient à la détection d’une toxicité modulées par les électrolytes présents dans la solution. De plus, les déterminants biophysiques de l’interphase bactérienne, et particulièrement la longueur des LPS et le type de protéines affleurant à la surface de la membrane externe, sont des paramètres de premier ordre dans l'apparition d'un potentiel néfaste pour les microorganismes. En prenant en compte ces interactions, nous avons mis en évidence le potentiel mutagène des TiO2-NPs. Un effet toxique et génotoxique ayant été constaté, les communautés bactériennes ont ensuite été étudiées. Il a été mis en évidence que les TiO2-NPs modifiaient la composition, la structure et la prévalence des communautés bactériennes libres et fixées sous forme de biofilms précoces d’une communauté aquatique naturelle d’eau douce. Ces travaux mettent en évidence l’impact potentiel des TiO2-NPs sur les organismes bactériens dans un contexte d’évaluation des risques et indiquent que les nanoparticules pourraient impacter les communautés microbiennes et pourraient présenter un risque pour le bon fonctionnement de l’écosystème / Nanoparticles have either natural or anthropogenic origin. By technological change, man produces increasing amounts of nanoparticles likely to end in the environment. To prevent inherent risks to human health or environment from these releases, it is necessary to characterize the best potential effects of nanoparticles and to identify the mechanisms governing their interactions with exposed organisms. In this context, the first objective of this work was to highlight the mechanisms governing interactions between nanoparticles and bacteria and document the influence of these interactions on toxicity and genotoxicity of NPs for bacteria. The second objective was to determine how this toxicity and genotoxicity could impact bacteria at community level. Results showed that electrostatic attractive interaction between bacteria and TiO2-NPs conditioned adsorption of nanoparticles on bacterial surfaces and led to the detection of toxicity modulated by electrolytes in solution. In addition, the biophysical determinants of bacterial interphase, particularly the length of LPS and protein type flush with the outer membrane surface, are key parameters in adverse potential of NPs for microorganisms. Taking into account these interactions, we highlighted the mutagenic potential of TiO2-NPs. Toxic and genotoxic effect was found, leading to study the effects on bacterial communities. It has been demonstrated that TiO2-NPs altered the composition, structure and prevalence of planktonic and sessile communities of an aquatic natural freshwater. These studies highlight the potential impact of TiO2-NPs on bacteria in a risk assessment context and suggest that nanoparticles may impact microbial communities and could present a risk to the ecosystem functioning

Les acouphènes, perception d'un son en l'absence de stimulation sonore extérieure, affectent fortement la qualité de vie des personnes qui en souffrent. Hélas, aucun traitement n'existe à l'heure actuelle pour traiter les acouphènes. Des études ont montré que la présence d'acouphènes pourrait entraîner une plasticité au niveau des structures nerveuses centrales et des comportements de type anxieux. Nous nous sommes donc intéressés aux altérations moléculaires pouvant caractériser une augmentation de la plasticité synaptique et aux liens existants entre acouphènes et anxiété. En utilisant le modèle d'acouphènes induits par le salicylate chez la souris, nos résultats suggèrent une tendance à la baisse de l'activité dans les structures nerveuses et de la transcription au niveau des structures auditives centrales. Cette baisse est caractérisée par une diminution de l'expression de molécules de signalisation intracellulaire (MAPK-ERK et PI(3)K-AKT) et des niveaux d'expression de l'ARNm des NMDAR, tous marqueurs de plasticité synaptique. Nos résultats démontrent que la survenue d'acouphènes induits par le salicylate chez la souris provoque des comportements de type anxieux qui pourraient être régulés par le système sérotoninergique. Nos résultats semblent confirmer l'origine périphérique plutôt que centrale des acouphènes, tout en montrant que ces altérations périphériques s'accompagnent d'effets centraux et sont prometteurs pour le développement de stratégies thérapeutiques visant à soigner les acouphènes.

Ce travail de thèse a visé à étudier les paramètres toxicocinétiques et toxicologiques de l'uranium chez le poisson. Il apparaît que l'uranium est hautement bioaccumulé et bioconcentré par les poissons. Sa répartition, bien que généralisée à l'ensemble de l'organisme, est néanmoins très hétérogène (branchies et foie constituant des sites majeurs d'accumulation). On note une perturbation du système antioxydant hépatique (inhibition des activités SOD, CAT et GPx ; déplétion du GSHtot) et du système cholinergique cérébral (inhibition/suractivation de l'AChE). Des atteintes génotoxiques surviennent également au niveau sanguin, hépatique et gonadique. L'activité radiologique de l'uranium influe sur les cinétiques d'apparition de ces perturbations biochimiques, celles-ci apparaissant d'autant plus précocement que l'activité délivrée est importante. Des atteintes histologiques (de différentes natures selon l'activité radiologique mise en jeu) sont également constatées (branchies, muscle).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.