En Afrique Sub-Saharienne, les problématiques de contamination de la ressource en eau par les pesticides et les résidus pharmaceutiques commencent à être mises en évidence. La problématique de la thèse porte sur la caractérisation de l’impact des activités humaines sur la qualité de la ressource en eau, par l’étude de la contamination par les pesticides et les résidus pharmaceutiques. Le site d’étude choisi est le bassin versant de la Méfou, qui draine la capitale du Cameroun, Yaoundé. Dans un premier temps, le site est caractérisé par ses spécificités environnementales (relief, occupation des sols) et sociodémographiques afin d’identifier les pressions anthropiques. Les pratiques d’agriculture urbaine, et en particulier le maraîchage intensif dans les bas-fonds entraîneraient l’utilisation massive de pesticides. L’absence d’assainissement efficace et les multiples latrines, drains et fosses septiques constitunt autant de sources diffuses de contamination par les résidus de médicaments. En prenant le cas des pesticides, une méthode cartographique a permis de confirmer l’hypothèse selon laquelle les parcelles agricoles pourraient être identifiées comme des sources de pollution diffuses de pesticides via le ruissellement. La méthode multicritère SIRIS-Pesticides de l’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques) appliquée sur deux scénarios de pratiques agricoles indique un potentiel transfert des pesticides ciblés vers les eaux de surface. Afin de conforter ces hypothèses, deux diagnostics de pollution ont été réalisés entre 2015 et 2018 en saisons pluvieuses, couplant des méthodes d’échantillonnages ponctuels et passifs. Une liste de 32 pesticides et de 24 résidus pharmaceutiques a été recherchée dans les eaux de surface et les eaux souterraines du bassin de la Méfou. Les résultats généraux indiquent (i) de fortes concentrations en herbicides et en anti-inflammatoires non stéroïdiens ainsi que la détection et la quantification d’une large gamme de composés recherchés, (ii) une contamination bien plus marquée en milieu urbain qu’en milieu péri-urbain, (iii) un risque environnemental à ces concentrations pour deux herbicides (diuron et atrazine) et (iv) la contamination de certains points d’eau souterraine (forages, puits, sources) par les résidus pharmaceutiques. Une enquête sociologique réalisée autour des points d’eau de prélèvement a permis d’identifier les enjeux liés à l’utilisation de cette ressource en eau. La contamination des eaux souterraines pourrait entraîner une exposition potentielle des populations aux résidus pharmaceutiques présents dans leur eau de boisson. Les résultats principaux constituent donc une base d’information sur les pressions anthropiques, les niveaux de contamination et les enjeux liés à l’eau à Yaoundé. Ils soulèvent des questionnements sur (i) les transferts des pesticides et des résidus médicamenteux dans l’hydrosystème de la Méfou, et (ii) à propos de l’exposition et des risques sanitaires potentiels posés par leur occurrence et leurs niveaux de contamination dans la ressource en eau. / Demographic growth and urbanization create pressure on water resources. Among urban contaminants, pesticides and pharmaceuticals can be discharged into the aquatic environment through agricultural activities and untreated waste waters. Their presence is also reported in global water bodies. Measured contamination levels can have ecotoxicological effects on aquatic organisms as well as on human populations. In Sub-Saharan Africa, these problems are beginning to be highlighted. Local agricultural practices and consumption of pharmaceuticals lead to specific concerns.The aim of this thesis is to identify and characterize the impacts of human activity on the quality of the water resource in urban Sub-Saharan Africa, by analyzing pesticide and pharmaceutical contamination. The study area was the Méfou watershed that drains the political capital of Cameroon, Yaoundé (Center Region).First, the study area was characterized by its environmental (reliefs, land use) and socio-demographic specificities to identify anthropogenic pressures. Urban agricultural practices and in particular the intensive market gardening in the humid lowlands involves the use of massive amounts of pesticides. The absence of a sewage system and the numerous pit-latrines, drains and septic tanks are the sources of diffuse pharmaceutical contamination.Using the example of pesticides, a contaminated runoff mapping method based on susceptibility maps (from the IRIP method) confirmed that some treated plots located in situations that favor runoff were sources of diffuse pesticide contamination. Several areas in the study basin can accumulate this polluted runoff. Next, the multi-criteria SIRIS-Pesticides method from INERIS was applied based on two agricultural scenarios constructed with data sources from the literature. Results pointed to the potential transfer of pesticides from crops to both surface and groundwater.To reinforce these hypotheses, two water quality surveys were conducted in the rainy season between 2015 and 2018, combining grab and passive sampling. Thirty-two pesticides and twenty-four pharmaceuticals were searched for in surface and groundwater in the Méfou watershed. The main results indicate that (i) high concentrations of herbicides and analgesics were detected and quantified in the water samples along with a wide range of targeted compounds; (ii) the contamination pattern showed that the urban area is more polluted than the peri-urban area of Yaoundé; (iii) the measured concentrations pose an environmental risk, in particular the herbicides atrazine and diuron; and (iv) some groundwater sampling points used for drinking water were contaminated by the targeted pharmaceuticals.A social survey conducted in March 2018 around the sampling points identified the risks related to water use. The lack of a sewage system and the discharge of untreated waste water into the immediate surroundings facilitate contamination of the sampling sites. As groundwater is used as an alternative to the tap water network in Yaoundé, the population is also exposed to the risk of pharmaceutically contaminated drinking water.The main results provide baseline information about anthropogenic pressures, contamination levels and related issues in Yaoundé. They raise questions about (i) the transfer of contaminants in the Méfou hydrosystem and (ii) population exposure and potential health risks due to their presence and to the levels of contamination of the water resources.

Les marais littoraux de Charente Maritime représentent des systèmes hydrauliques sur lesquels les données existantes sur la qualité de l'eau sont limitées. Ce déficit d'information représente un frein à la bonne gestion de ces écosystèmes. Leur situation intermédiaire entre continent et océan leur confère un rôle prépondérant au sein de ces entités. Par ailleurs, les marais représentent un patrimoine écologique majeur où le suivi du compartiment aquatique est indispensable en vue d'améliorer la connaissance et d'apprécier l'évolution de ces milieux.Dans ce cadre, un réseau de suivi de la qualité des eaux des marais a été mis en place sur la base du SEQ-Eau (système d'évaluation de la qualité des cours d'eaux) en 2003 par l'UNIMA (Union des Marais de Charente-Maritime) dans le but de créer un référentiel " marais "répondant aux exigences de la DCE (Directive Cadre sur l'Eau européenne). Mais avant d'apprécier la qualité des eaux des marais, il est nécessaire de comprendre leur fonctionnement. Les objectifs de la thèse sont de trois ordres. Le premier était de dégager une typologie de nature d'eau des marais en valorisant les données issues du suivi patrimonial de l'UNIMA. Dans un deuxième temps, le suivi analytique des eaux et du fonctionnement a été approfondi (ajout de paramètre chimique, biologique et géographique) sur un nombre restreint de stations.Une typologie, basée sur une méthode statistique permettant d'appréhender à la fois les variabilités spatiale et temporelle dans le classement des stations en groupes, est composé de 7 groupes en marais doux et de 5 en marais salés. Le suivi des marais pendant prés de 1,5ans par les paramètres de la matière organique, de l'ensemble des compartiments planctoniques constituant les réseaux trophiques planctoniques et la diversité fonctionnelle du phyto- et du méso-zooplancton, ont permis de confirmer un certain nombre d'hypothèses sur le fonctionnement des marais et sur la typologie de nature d'eau, concernant notamment : (i)le rôle écologique des marais, (ii) l'influence des écosystèmes adjacents du méta-écosystème Pertuis-charentais et (iii) leur capacité de résilience.Le fonctionnement des marais salés semble contrôlé par un double mécanisme : la marée et le type d'activité anthropique dans les bassins déterminant le taux de renouvellement des eaux qui conditionne le type de réseaux trophiques en place et leur succession. Dans les marais doux, un schéma 'classique' de la succession des réseaux trophiques planctoniques aété dégagé. La dominance du phytoplancton et des réseaux trophiques herbivores et multivores, semblerait cohérent avec les fonctions écologiques d'épuration et d'habitat/nourricerie caractéristiques des zones humides. Ce fonctionnement classique peut être altéré par différents mécanismes : le renouvellement de l'eau ou le développement des macrophytes. D'une part, le faible renouvellement d'eau de certains marais peut conduire à l''emballement' du système et provoquer des phénomènes d'eutrophisation, altérant les propriétés de l'écosystème (injection d'azote atmosphérique ou efficacité écotrophique). Enfin, les macrophytes sont plus compétitrices que le phytoplancton dans les milieux peu profond tel que les canaux de marais. Leur capacité a utilisé les nutriments des sédiments permette leur développement et empêche celui du phytoplancton (limitation par la lumière). La dégradation importante de la biomasse macrophytique par les bactéries en période estivale peut engendrer de fortes hypoxies.Quelques indicateurs basés sur des paramètres simples sont proposés pour suivre l'état trophique du système (chlorophylle par classe de taille, biomasse bactérienne), ou bien de repérer un état susceptible de virer sur une eutrophisation (espèces de rotifère spécifiques des périodes pré-eutrophisation).

Pseudomonas aeruginosa et Stenotrophomonas maltophilia, pathogènes opportunistes majeurs, pourraient acquérir leur résistance aux antibiotiques dans l'environnement, sous la pression exercée par les métaux lourds par co-sélection de résistance. Nous avons tout d'abord évalué la distribution et l'abondance de ces espèces dans un large panel de sols d'origine géographique différente (France et Afrique) et évalué l'influence d'activités anthropiques susceptibles d'exposer les sols en éléments métalliques sur cette distribution. Alors que la présence de P. aeruginosa est sporadique et plutôt liée à un apport exogène, S. maltophilia est présente dans tous les sols étudiés, suggérant son endémicité. L'évaluation des résistances des souches isolées de ces sols a également montré des différences entre les deux espèces. Les souches environnementales de P. aeruginosa sont pour la plupart caractérisées par un phénotype sauvage alors que celles de S. maltophilia présentent une grande diversité de phénotypes en fonction des sites, parfois similaires à ceux de souches cliniques. Cette diversité peut être attribuée à l'adaptation aux conditions environnementales très différentes rencontrées mais il est difficile d'attribuer précisément aux métaux un rôle dans la co-sélection de ces résistances. L'étude menée sur la communauté bactérienne d'un sol contaminé a également permis de mettre en évidence une forte proportion de bactéries résistantes à différents antibiotiques représentée par des espèces qualifiées de pathogènes opportunistes ainsi que la présence du gène blaIMP, permettant la résistance à l'imipénème, utilisé en milieu clinique pour le traitement de clones multi-résistants.

Suite à des usages intensifs d’origines industrielles, des surfaces considérables de sols dégradés, peu fertiles, voire contaminés sont délaissées. Dans un contexte de raréfaction des sols et de pressions foncières et économiques grandissantes, la réhabilitation de ces sols fortement anthropisés et délaissés peut-être un enjeu. Toutefois, pour envisager une réutilisation de ces sols, il est nécessaire de mieux les caractériser. L’étude de la qualité des sols prend rarement en compte la biodiversité et le fonctionnement biologique. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse était de caractériser des sols délaissés, en prenant en compte leurs paramètres abiotiques, biotiques et fonctionnels. Pour cela, six sols fortement anthropisés délaissés du nord-est de la France, correspondant à différentes activités industrielles, ont été étudiés in situ et en laboratoire. Plusieurs groupes biotiques (bactéries, champignons, mésofaune, macrofaune et flore) ont été étudiés afin d’avoir une approche quasi-exhaustive de la biodiversité des sols. Une approche taxonomique et fonctionnelle (basée sur les traits) de la biodiversité a été réalisée pour les champignons, la méso- et la macrofaune. De plus, l’évolution in situ au cours du temps des paramètres abiotiques et biotiques a été prise en compte sur un des six sols délaissés étudiés. Enfin, les interactions biotiques entre une espèce de collembole, de champignon mycorhizien à arbuscules et de plante herbacée ont été étudiées dans deux sols délaissés, en laboratoire. Nous avons montré que les sols délaissés étaient caractérisés par une biodiversité significative, comparable selon les cas, à celles d’autres types de sols, comme les sols forestiers, de prairies ou agricoles. Toutefois, des différences de densité, de richesse et de structures taxonomiques et fonctionnelles entre les sols délaissés existent et dépendent du groupe biotique étudié. Ces différences sont notamment liées aux propriétés physico-chimiques contrastées de ces sols. Ainsi, un sol construit, amendé en compost, était l’écosystème le moins perturbé des sols étudiés, contrairement à un autre sol construit et contaminé en métaux lourds. Nous avons montré que les paramètres physico-chimiques, et surtout biologiques, évoluaient rapidement au cours du temps (environ un an) dans le sol construit contaminé en métaux lourds. Enfin, nous avons mis en évidence, dans les deux sols étudiés en laboratoire, des modifications des interactions biotiques sous l’influence de nombreux paramètres comme le volume de sol, la durée de l’interaction, la présence d’une microflore indigène etc. Finalement, nous avons montré que ces sols pouvaient être le support de services écosystémiques tels que l’habitat pour la biodiversité et qu’ils pouvaient être fonctionnels, permettant ainsi de considérer leur potentielle valorisation / Due to industrial activities intensification, large surfaces of degraded soils, with low fertility and sometimes contamination, are derelict. In the context of land depletion and economic pressure, the rehabilitation of these derelict anthropogenic soils could be a key issue. However, these derelict soils needs to be better characterized before to consider their potential use. Soil quality studies rarely take into account the biodiversity and the biological functioning. Thus, the aim of this PhD work was to characterize derelict soils by considering their abiotic, biotic and functional parameters. To this end, six derelict strongly anthropogenic soils from north-eastern France, resulting from different industrial activities, were studied in situ and in laboratory. Several biotic components (bacteria, fungi, mesofauna, macrofauna and flora) were studied to have an almost complete approach of the soil biodiversity. Taxonomical and functional (trait-based approach) study of biodiversity was performed for fungi, meso- and macrofauna. Moreover, the in situ evolution over time of abiotic and biotic parameters was taken into account in one of the six studied derelict soils. Lastly, biotic interactions between a species of Collembola, of arbuscular mycorrhizal fungi and of herbaceous plant were studied in two derelict soils, in a growth chamber. We showed that derelict soils were characterized by a significant biodiversity, comparable case to case with other kinds of soils like forest, grassland or crop. Nevertheless, differences in terms of density, richness and taxonomical and functional structure community were observed between soils and depend on considered biotic group. These differences were notably linked with contrasting physico-chemical parameters between soils. Thus, a compost-amended constructed soil was the less disturbed among the six studied soils, in contrast with a heavy metal-contaminated constructed soil. We showed that abiotic parameters, notably biotic parameters, evolved quickly (within one year) in the metal-contaminated constructed soil. In the two derelict soils where interactions between Collembola and mycorrhizal fungi were studied, biotic interactions were affected by several parameters like soil volume, time of interaction, indigenous microflora presence etc. Finally, we have shown that these derelict soils support ecosystems services such as biodiversity reserve and could be functional, allowing potential re-use

Les marais littoraux de Charente Maritime représentent des systèmes hydrauliques sur lesquels les données existantes sur la qualité de l’eau sont limitées. Ce déficit d’information représente un frein à la bonne gestion de ces écosystèmes. Leur situation intermédiaire entre continent et océan leur confère un rôle prépondérant au sein de ces entités. Par ailleurs, les marais représentent un patrimoine écologique majeur où le suivi du compartiment aquatique est indispensable en vue d’améliorer la connaissance et d’apprécier l’évolution de ces milieux.Dans ce cadre, un réseau de suivi de la qualité des eaux des marais a été mis en place sur la base du SEQ-Eau (système d’évaluation de la qualité des cours d’eaux) en 2003 par l’UNIMA (Union des Marais de Charente-Maritime) dans le but de créer un référentiel « marais »répondant aux exigences de la DCE (Directive Cadre sur l’Eau européenne). Mais avant d’apprécier la qualité des eaux des marais, il est nécessaire de comprendre leur fonctionnement. Les objectifs de la thèse sont de trois ordres. Le premier était de dégager une typologie de nature d’eau des marais en valorisant les données issues du suivi patrimonial de l’UNIMA. Dans un deuxième temps, le suivi analytique des eaux et du fonctionnement a été approfondi (ajout de paramètre chimique, biologique et géographique) sur un nombre restreint de stations.Une typologie, basée sur une méthode statistique permettant d’appréhender à la fois les variabilités spatiale et temporelle dans le classement des stations en groupes, est composé de 7 groupes en marais doux et de 5 en marais salés. Le suivi des marais pendant prés de 1,5ans par les paramètres de la matière organique, de l’ensemble des compartiments planctoniques constituant les réseaux trophiques planctoniques et la diversité fonctionnelle du phyto- et du méso-zooplancton, ont permis de confirmer un certain nombre d’hypothèses sur le fonctionnement des marais et sur la typologie de nature d’eau, concernant notamment : (i)le rôle écologique des marais, (ii) l’influence des écosystèmes adjacents du méta-écosystème Pertuis-charentais et (iii) leur capacité de résilience.Le fonctionnement des marais salés semble contrôlé par un double mécanisme : la marée et le type d’activité anthropique dans les bassins déterminant le taux de renouvellement des eaux qui conditionne le type de réseaux trophiques en place et leur succession. Dans les marais doux, un schéma ‘classique’ de la succession des réseaux trophiques planctoniques aété dégagé. La dominance du phytoplancton et des réseaux trophiques herbivores et multivores, semblerait cohérent avec les fonctions écologiques d’épuration et d’habitat/nourricerie caractéristiques des zones humides. Ce fonctionnement classique peut être altéré par différents mécanismes : le renouvellement de l’eau ou le développement des macrophytes. D’une part, le faible renouvellement d’eau de certains marais peut conduire à l’’emballement’ du système et provoquer des phénomènes d’eutrophisation, altérant les propriétés de l’écosystème (injection d’azote atmosphérique ou efficacité écotrophique). Enfin, les macrophytes sont plus compétitrices que le phytoplancton dans les milieux peu profond tel que les canaux de marais. Leur capacité a utilisé les nutriments des sédiments permette leur développement et empêche celui du phytoplancton (limitation par la lumière). La dégradation importante de la biomasse macrophytique par les bactéries en période estivale peut engendrer de fortes hypoxies.Quelques indicateurs basés sur des paramètres simples sont proposés pour suivre l’état trophique du système (chlorophylle par classe de taille, biomasse bactérienne), ou bien de repérer un état susceptible de virer sur une eutrophisation (espèces de rotifère spécifiques des périodes pré-eutrophisation). / Charente-Maritime marshes represent hydraulic systems on which available data on thewater quality are limited, preventing a good management of these ecosystems. As transitionalzones between terrestrial and aquatic ecosystems, marshes play a major role in ‘metaecosystems’.Furthermore, marshes represent a major ecological patrimony, thus the samplingof the aquatic compartment seems essential to improve their knowledge. A water qualitymonitoring program has been in place since spring 2003, developed by UNIMA (Union desMarais de Charente-Maritime) in order to create a “marshes standard” conform to the WFDprerogatives. A good understanding of the marshes functioning appears as necessary todevelop this standard. In this context, 3 main objectives rose for this thesis. The first one wasto realize a water body typology presenting different functioning on Charente-Maritimemarshes. The second one was to improve the understanding of marshes functioning throughthe study of the spatio-temporal variation of planktonic food webs. The last one was toevaluate the impact of a storm (Xynthia) on the planktonic resilience of the marshes.The statistical approach applied here had allowed us to define 7 fresh marshes typesand 5 salt marshes types. The sampling of the organic matter, the functional diversity ofplanktons and the food webs succession had confirmed hypothesis on marsh functioningrelated to the typology, particularly: (i) their ecological role, (ii) their influence on ecosystemscomposing the meta-ecosystem of Charente, (iii) their resilience capacity.Salt marshes planktonic food web functioning is controlled by a double mechanism:the tide and the anthropogenic activities in ponds determining the water renewal rate. In freshmarshes, a ‘classical’ pattern of the food web succession had been found. The dominance ofthe phytoplanktonic community and of the herbivorous and multivorous food webs seemed tobe in concordance with the classical ecological functions of wetlands such as their purificationcapacity and their habitat and nursery function. This classical succession can be altered bytwo mechanisms: the renewal rate inside the marsh and the macrophytes development. In onehand, the highly water stagnation of some marshes types can provoke eutrophicationphenomena destabilizing the ecosystem properties. In the other hand, macrophytes are morecompetitive than phytoplankton in shallow marsh channels, because of their capacity to usenutrient of the sediment. The important degradation of the macrophytes’ biomass duringsummer period by bacteria can generate strong hypoxia phenomena.Some indicators based on simple parameters had been proposed to follow the trophicstate of these systems (three-size classes of chlorophyll, bacteria biomass).

Pseudomonas aeruginosa et Stenotrophomonas maltophilia, pathogènes opportunistes majeurs, pourraient acquérir leur résistance aux antibiotiques dans l’environnement, sous la pression exercée par les métaux lourds par co-sélection de résistance. Nous avons tout d’abord évalué la distribution et l’abondance de ces espèces dans un large panel de sols d’origine géographique différente (France et Afrique) et évalué l’influence d’activités anthropiques susceptibles d’exposer les sols en éléments métalliques sur cette distribution. Alors que la présence de P. aeruginosa est sporadique et plutôt liée à un apport exogène, S. maltophilia est présente dans tous les sols étudiés, suggérant son endémicité. L’évaluation des résistances des souches isolées de ces sols a également montré des différences entre les deux espèces. Les souches environnementales de P. aeruginosa sont pour la plupart caractérisées par un phénotype sauvage alors que celles de S. maltophilia présentent une grande diversité de phénotypes en fonction des sites, parfois similaires à ceux de souches cliniques. Cette diversité peut être attribuée à l’adaptation aux conditions environnementales très différentes rencontrées mais il est difficile d‘attribuer précisément aux métaux un rôle dans la co-sélection de ces résistances. L’étude menée sur la communauté bactérienne d’un sol contaminé a également permis de mettre en évidence une forte proportion de bactéries résistantes à différents antibiotiques représentée par des espèces qualifiées de pathogènes opportunistes ainsi que la présence du gène blaIMP, permettant la résistance à l’imipénème, utilisé en milieu clinique pour le traitement de clones multi-résistants. / Pseudomonas aeruginosa and Stenotrophomonas maltophilia, two major opportunistic pathogens, could acquire antibiotic resistance in the environment under heavy metal pressure that co-selects both resistances. We first investigated the distribution and abundance of these species in a wide range of soils of different geographical origin (France and Africa) and evaluated the influence of human activities that may expose soils to metallic elements on this distribution. While the presence of P. aeruginosa is rather sporadic and could be linked to exogenous intake, S. maltophilia is present in all studied soils, that suggests its endemicity. Evaluating resistance capacities of strains isolated from these soils also showed differences between the two species. Environmental strains of P. aeruginosa are mostly characterized by a wild type phenotype, whereas those of S. maltophilia present a wide diversity of phenotypes depending on the site, sometimes similar to those of clinical strains. This diversity could be attributed to a deep adaptation to the very different environmental conditions encountered in the original niche but it is difficult to attribute specifically to metals a role in coselection of resistance. The study conducted on the bacterial community present in a contaminated soil has also highlighted a high proportion of bacteria resistant to different antibiotics represented by species qualified as opportunistic pathogens and the presence of the gene blaIMP, enabling resistance to imipenem, used in the hospital to treat infections due to multidrug-resistant clones.

Les bactéries pathogènes opportunistes de l'Homme (bpo) sont retrouvées dans le milieu hospitalier où elles sont responsables d'infections nosocomiales ainsi que dans les milieux naturels terrestres et aquatiques. Elles présentent souvent des résistances intrinsèques aux antibiotiques élevées. En milieu clinique, l'usage intensif d'antibiotiques peut conduire à l'émergence de souches dites « Multi Drug Resistant ». L'anthropisation des milieux naturels peut également influencer la prévalence et les propriétés de résistance des bpo. Mes travaux ont porté sur l'impact de l'épandage d'amendements organiques sur la prévalence de bpo dans les sols, leur diversité génétique et leurs propriétés de résistance aux antibiotiques. Une étude des espèces Stenotrophomonas maltophilia, Pseudomonas aeruginosa et Burkholderia du « cepacia complexe » (Bcc) réalisée sur des sites du Burkina-Faso amendés ou non en déchets urbains bruts a mis en évidence des différences dans les propriétés de résistance des 3 modèles. S. maltophila présente fréquemment des phénotypes MDR contrairement à P. aeruginosa et aux Bcc. Une approche de génomique comparative entre souches de S. maltophilia d'origine environnementale ou clinique et de phénotypes sensibles à MDR a été réalisée afin d'élucider l'origine génétique de l'hétérogénéité des phénotypes de résistance. Une variation dans le contenu en pompes à efflux et la présence de pompes souche spécifique chez des souches environnementales ont été observées. L'étude de l'expression d'une de ces pompes confirme son implication dans la résistance aux antibiotiques et dans l'adaptation à des paramètres environnementaux tels que la température / Opportunistic bacterial pathogens (obp) of Man are found in hospital setting where they are responsible for nosocomial infections as well as in terrestrial and aquatic natural environments. Obp often show high intrinsic antibiotic resistance level. Moreover, the intensive use of antibiotics in clinical settings can lead to the emergence of "Multi Drug Resistant" strains. The anthropisation of the natural environment leads to modifications in bacterial diversity of these environments and can affect the prevalence and the antibiotic resistance properties of obp. My research focused on the impact of organic amendments on the prevalence, genetic diversity and antibiotic resistance properties of obp. A study on the species Stenotrophomonas maltophilia, Pseudomonas aeruginosa and the “Burkholderia cepacia complex" (Bcc) was conducted on sites in Burkina Faso amended or not with raw urban wastes. This study showed differences in antibiotic resistance properties between the 3 models. S. maltophila frequently showed MDR phenotypes unlike P. aeruginosa and Bcc. A comparative genomics study between S. maltophilia strains from environmental or clinical origin showing sensitive or MDR phenotypes was performed to elucidate the genetic origins of heterogeneity in the resistance phenotypes. A variation in the efflux pumps content was observed between strains. The expression of an efflux pump specific to an environmental MDR strain was then evaluated and confirmed its likely involvement in antibiotic resistance and adaptation to environmental parameters such as temperature

Les déficits chroniques en oxygène et l'eutrophisation, conséquence des nombreux apports résultant des activités humaines, ont été mes principales thématiques de recherche. En effet les déterminismes de ces phénomènes ou la quantification des relations de causes à effet restent mal connus. Ma méthode de travail se base sur le développement et l'utilisation de modèles mathématiques déterministes. Le nécessaire couplage avec des approches de terrain et en laboratoire a été rendu possible par mon intégration dans des programmes nationaux interdisciplinaires, PIREN SEINE et SEINE-AVAL. Le système étudié, la Seine, est un fleuve modeste pour lequel les impacts des activités humaines sont particulièrement importants. À la suite de ma thèse, mes recherches ont eu pour objectif de mieux comprendre les relations quantitatives entre les rejets urbains de temps de pluie (RUTPs) et les déficits en oxygène observés. Partant du constat que des modèles simplifiés étaient peu aptes à les caractériser, l'objectif a été d'analyser les processus responsables de ces déficits. Des mesures in situ ont été exploitées avec le modèle PROSE, développé pendant ma thèse, couplant un modèle hydrodynamique basé sur les équations de Saint-Venant avec le modèle de processus biochimiques RIVE et un modèle de transport sédimentaire en transitoire. Ainsi les déficits en oxygène immédiats sont déterminés par la charge en carbone organique dissous biodégradable (CODB) tandis que la fraction particulaire est responsable d'effets rémanents à grande échelle de temps (20 % du flux d'oxygène consommé en période estivale sur 50 km dans Paris). La mise en évidence de ce phénomène, dû aux dépôts riches en carbone organique en aval des RUTPs, est tout à fait originale. Par ailleurs une partie non négligeable du déficit en oxygène est due à la couverture nuageuse responsable d'une baisse de l'activité phytoplanctonique. Les observations montrent en outre que la fraction biodégradable du carbone organique dissous (COD) est anormalement élevée à l'amont de Paris (70 %). Le site atelier «rivières amont» du PIREN SEINE sur le Grand-Morin, nous a permis de montrer le rôle majeur de l'eutrophisation. Le résultat le plus original est que la contribution du périphyton aux flux de COD à l'exutoire du bassin est du même ordre de grandeur que les apports directs anthropiques et que le produit de la lyse du phytoplancton. La question de l'impact des rejets de l'agglomération parisienne m'a conduit à étendre mes travaux à l'estuaire dans le cadre du programme SEINE-AVAL. Ces rejets sont responsables de teneurs en carbone organique élevées dans les matières en suspension dans la zone du maximum de turbidité. Une modélisation spatialisée à l'aide du modèle SiAM3D-RIVE, a, en outre, permis de mettre en évidence des flux importants de carbone organique en provenance du milieu côtier. Les conséquences de ce phénomène sur le recyclage des éléments nutritifs et le développement de l'eutrophisation côtière doivent encore être étudiées. Le développement d'approches du fonctionnement biogéochimique des hydrosystèmes à l'échelle des bassins reste actuellement un enjeu. Pour caractériser l'évolution sur le long terme de la contamination des hydrosystèmes par les nitrates et comprendre les processus de transformation de cette variable, le modèle PROSE a été couplé à une représentation par SIG de l'occupation des sols, au modèle agronomique STICS (INRA) et à une modélisation multicouches des aquifères (modèle NEWSAM, Mines ParisTech). Le modèle couplé (CaWaQS) a été appliqué sur l'ensemble du bassin du Grand-Morin. Il a permis d'établir que les cours d'eau y sont alimentés, en moyenne et du point de vue hydrologique, à 20 % par l'Oligocène et à 80 % par l'Éocène. Les deux aquifères ont, par ailleurs, des concentrations moyennes en nitrates et des tendances d'évolution très différentes. La modélisation multicouches a permis de représenter explicitement le phénomène de contamination des cours d'eau par des aquifères ayant des niveaux de contamination différents ; ce phénomène est rarement pris en compte ce qui conduit à une mauvaise interprétation des observations et des processus. Finalement les pertes de nitrates par dénitrification ont été estimées à près de 20 % du flux de nitrate infiltré à partir de la zone sous-racinaire. Les recherches doivent se poursuivre pour spatialiser ces pertes. La chaîne de modèles SENEQUE (UMR SISYPHE)/PROSE/SiAM1D-RIVE (IFREMER/MINES PARISTECH)/ SiAM3D-ELISE (IFREMER) a par ailleurs été mise en oeuvre sur l'ensemble du bassin de la Seine afin de mettre en évidence les enjeux futurs de la gestion environnementale sur ce bassin. D'après les modèles, les désoxygénations chroniques seront fortement réduites d'ici 2015 suite à l'amélioration des traitements aux stations d'épuration ; l'eutrophisation et la maîtrise des pollutions diffuses d'origine agricole, tant pour les nitrates que pour les orthophosphates, restent par contre des enjeux importants.

L’objectif principal de la thèse était de caractériser les impacts de différents types de gestion pastorale (bovins, équins, caprins) sur les communautés végétales de « nouveaux écosystèmes » fortement anthropisés que sont les digues et remblais de la réserve de Donzère-Mondragon dans la basse vallée du Rhône. Différents outils ont été utilisés (relevés de végétation, analyses de sols, analyses minérales des herbages, télédétection, SIG, etc.) à des échelles spatiales différentes afin de dégager les interrelations entre les différents niveaux d’organisation et fonctionnalités de la végétation. En effet, l’émergence des « nouveaux écosystèmes » oblige les gestionnaires à reconsidérer les principes initiaux de la gestion conservatoire. Dans notre étude, il a pu être démontré que les systèmes de pâturage faisant appel à des troupeaux d’herbivores dont l’organisation est adaptée pour maintenir l’ouverture des milieux, augmentent la richesse spécifique, la diversité et l’hétérogénéité de la végétation à court terme (3-5 années) par rapport à l’absence de gestion ou aux interventions mécaniques. Les analyses montrent également que les espèces annuelles qui apparaissent sont appétentes et contribuent à augmenter la valeur fourragère de certains faciès du site pâturé par les chevaux. Ces herbivores ont également un impact sur la banque de graines permanente du sol en augmentant son hétérogénéité et la densité de graines viables sous les faciès les plus pâturés. Le pâturage des vaches et des chevaux confirme une corrélation entre l’indice de végétation (NDVI) obtenu après l’analyse de photographies aériennes, la biomasse et la richesse en espèces végétales. Les estimations d’indices de consommation de la ronce sous SIG ont permis d’apprécier l’efficacité de l’action des chèvres. Ces différents résultats, pour les modalités testées, correspondent bien à ceux déjà obtenus lors d’applications de systèmes pastoraux en milieux naturels. Des expérimentations devraient également être menées à l’avenir via des systèmes de pâturage mixtes notamment bovin-caprin et équin-caprin pour accroître l’effet de la restauration aux dépens de la colonisation d’arbustes compétitifs dont la ronce. La gestion pastorale appliquée devrait néanmoins être pensée sur le moyen terme, si possible via des contrats pluriannuels, favorisant la durabilité de cette méthode de gestion et de ses effets dans le temps. / The main objective of the thesis was to characterize the impacts of different types of pastoral management (cattle, horses, goats) on "new ecosystems" plant communities. Our experimentations were conducted in highly anthropized dykes and embankments of the Donzère-Mondragon reserve in the lower Rhone valley. Various tools were used (i.e. vegetation surveys, soil analyzes, grassland mineral analyzes, remote sensing, GIS, etc.), and at different spatial scales in order to identify the interrelationships between the different levels of vegetation organization and functions. Indeed, the emergence of "new ecosystems" requires managers to reconsider the initial principles of conservation management. Our study showed that, in the short term (3-5 years), grazing systems using herds of herbivores, whose organization is adapted to maintain open habitats, increase species richness, diversity and heterogeneity of plant communities compared to lack of management or mechanical interventions. Moreover, the annual species that appear are appetizing and contribute to increase the forage value of the site grazed by horses. These herbivores also have an impact on the permanent seed bank by increasing both its heterogeneity and the density of viable seeds under the most grazed patches. Grazing of cattle and horses confirm a correlation between the vegetation index (NDVI), biomass and plant species richness. Finally, we evaluated the efficacy of goats’ action on bramble via consumption indices calculated using GIS. Our different results are in the line with those already obtained in natural environments. Future experiments should test the effects of mixed grazing systems, particularly cattle, goats and horses, on the colonization dynamic of competitive shrubs such as brambles. Applied pastoral management should be considered in the medium term, via multi-year contracts to promote the sustainability of this management method and its effects over time.

La restauration des fonctions des sols est une étape clé de la requalification des sites dégradés par les activités humaines. Ces opérations nécessitent de disposer de procédés de remise en état du couvert pédologique favorisant la résilience écologique. Ils génèrent de nouveaux sols dont il faut prévoir l’évolution. Notre objectif est de caractériser le fonctionnement et la pédogenèse de sols construits à l’aide d’un nouveau procédé fondé sur la formulation de déchets et sous-produits (terre industrielle traitée, sous-produit papetier, compost). Dans ce but, des colonnes en laboratoire ainsi que des parcelles lysimétriques in situ ont été mises en place. Des paramètres descriptifs des fonctionnalités et de la pédogenèse des sols construits ont été mesurés. Les résultats ont montré que les matériaux parents présentent des propriétés aptes à remplir des fonctions comme la fourniture d’éléments ou la rétention en eau. Les sols construits remplissent les rôles de support de végétation, d’échange/filtre et de support de la biodiversité comme des sols naturels. Les premiers stades de leur évolution pédogénétique se caractérisent par leur intensité, leur rapidité et leur caractère non habituel (e.g. dissolution conjointe de gypse et de calcite). La prospective sur l’évolution des sols construits démontre que, de Technosols, ils évoluent vers des types de sols analogues aux sols naturels. Ce cheminement nous conduit à proposer une évolution de la classification des sols très anthropisés sur des critères génétiques. Enfin, les bases de la modélisation de la pédogenèse des sols très anthropisés sont posées ainsi que celles d’un outil d’aide à la décision pour le génie pédologique / Human activities induce growing impacts on soils. This has produced derelict lands that need thorough reclamation to minimize their negative effect on the environment. A better knowledge and control of the evolution of highly anthropized soils is needed in order to achieve a sustainable management of these sites. This work emphasizes on both the development of a process of soil construction with wastes and by-products (paper sludge, treated industrial soil, compost) and the study of the functioning and pedogenic evolution of the constructed soils. The project relies on both in situ pilot scale application and lab-scale experiments. The characterization of the parent materials and their compounding highlighted their properties and their originalities compared to geological or pedological materials. The study of the functioning of constructed soils demonstrated that they could fulfil the soil basic functions. In this way, the process has been able to achieve the reclamation of the pedological cover and initiate the ecological resilience. The nature, the intensity and the kinetics of the pedogenic processes have been identified. It appeared that the reactions were very fast and that they sometimes strongly differ from the natural local pedo-climate (e.g. dissolution of gypsum, amorphous silica). We suggest that they will spontanuously evolve to analogous natural form of soils. Our results are confronted with the present classification of the Technosols and some propositions are made in favour of a more genetic-oriented way. Some thoughts about the modelling of the pedogenesis of very anthropized soils are proposed. At last, this work evocates the basis for the development of a decision tool for the pedo-engineering approach.