L'apparition des efflorescences sur une construction cimentaire est un phénomène naturel. Il s'agit de la formation d'un dépôt blanc de carbonate de calcium à la surface du matériau, suite à son exposition à des conditions climatiques particulières. Ce phénomène conduit uniquement à une détérioration esthétique qui peut néanmoins engendrer des problèmes économiques importants, car source de litiges client-fournisseur.<br />Cette étude se propose de mieux comprendre ce phénomène, afin de l'atténuer. Pour ce faire, un protocole d'apparition contrôlée des efflorescences primaires a été mis au point, et a été associé à une méthode de quantification des efflorescences.<br />L'atténuation des efflorescences par la substitution d'une partie du ciment par un produit pouzzolanique a été étudiée. L'utilisation de produits très différents a permis d'identifier, à travers de nombreuses caractérisations, les propriétés de ces pouzzolanes qui leur permettent d'atténuer le plus efficacement les efflorescences.

Proliferation of cyanobacteria is a growing problem in lacustrine environment that results in rapid degradation of water quality. Moreover, certain cyanobacteria species produce harmful toxins. Phycocyanin (PC) is a photosynthetic pigment typical of cyanobacteria and affects the water color: it is therefore possible to study them using remote sensing. At least three algorithms to estimate PC concentration ([PC]) have been published, but their relative errors are important, especially for lower concentration. In this study, we are presenting the results of a new algorithm that uses the second order variability (anomalies) of water's reflectance spectrum to estimate [PC]. This method has never been used in lacustrine environment. The dataset used to develop and validate the algorithm was obtained between 2001 and 2005 in 57 different lakes and reservoirs of the Netherlands and Spain. The performance of the second order algorithm is equivalent or better than the three previously published algorithms. For the subset were [PC] > 32 mg m[superscript -3], the contribution of the second order term (R[superscript 2] =0.68 and RMSE=0.25) seems to improve considerably the first order algorithm (R[superscript 2] =0.50 and RMSE=0.35). The accuracy of the second order algorithm for [PC] > 32 mg m[superscript -3] is superior to the one calculated for the whole dataset (R[superscript 2] =0.69 and RMSE=0.44). The algorithm can also be adapted to the bands of satellite sensor MERIS for the study of cyanobacteria. The application of this algorithm to a MERIS image acquired the 29 August 2010 taken over the Missisquoi Bay (Quebec, Canada) demonstrates the potential of this new algorithm for a future cyanobacteria' monitoring system. Note that all the statistical results presented above are for the logarithm of [PC] and the units of the RMSE are log(mg/m[superscript 3]).

Parmi les genres responsables des efflorescences algales nuisibles, le genre Alexandrium est certainement l'un des plus importants en termes de diversité, de distribution et d'importance d'impacts. Lors de cette thèse nous avons essayé de comprendre les causes d'introduction et les facteurs favorisant l'établissement et la récurrence des blooms d'Alexandrium catenella/tamarense à travers la comparaison des efflorescences de ce complexe sur deux sites contrastés au niveau trophique : la lagune de Thau en France et la baie d'Annaba en Algérie. Afin de mieux comprendre les déterminismes environnementaux favorisant ce phénomène, une étude comparative a été réalisée à partir des données recueillies sur le terrain durant un suivi bi mensuel in situ au cours de l'année 2010-2011 et sur les données disponibles dans la littérature. La comparaison des paramètres physicochimiques entre les deux sites d'études indique que sur une période de 18 ans, le changement commun majeur qui coïncide avec l'apparition d'Alexandrium catenella est la forte diminution des concentrations en phosphore réactif dissous, ce qui peut induire une limitation de croissance des autres organismes et favoriser ainsi le développement de cette espèces. Au cours de ce travail nous avons développé un protocole d'établissement de cultures monoclonales à partir du sédiment, grâce auquel nous avons obtenu pour la première fois une trentaine de souches d'Alexandrium de la baie d'Annaba. Les analyses morphologiques et le ribotypage effectués sur ces souches ont révélé qu'il s'agit d'Alexandrium catenella du groupe IV (clade Asie tempéré). L'analyse toxinique a révélé que les concentrations et la composition en toxine de ces souches sont assez proches de celle d'A. catenella de Thau. Lors de cette thèse nous nous sommes également intéressé au rôle que peut jouer la diversité intraspécifique dans la dynamique des efflorescences au sein du complexe d'Alexandrium catenella/tamarense. Des comparaisons des taux de croissance, de phases de latence, des capacités de croissance sur différents milieux de culture sur plusieurs souches d'Alexandrium tamarense de Thau ont révélé une grande diversité intraspécifique des paramètres testés. Le profile toxinique et la croissance de nombreuses souches d'Alexandrium catenella de la baie d'Annaba ont révélé également une variabilité considérable. Les résultats de notre étude laissent supposer que la diversité intraspécifique joue un rôle fondamental avec certaines conditions environnementales dans la survie aux pressions de sélections et assurent la pérennité des blooms d'Alexandrium et leur propagation dans différents écosystèmes. / Among the genera responsible for harmful algal blooms, the genus Alexandrium is certainly one of the most important in terms of diversity, distribution and significance of impacts. In this thesis we tried to understand the introduction and factors favoring the establishment and recurrence of Alexandrium catenella / tamarense blooms by comparing these events in two contrasting trophic sites: Thau lagoon in France and the Bay of Annaba in Algeria. To better understand the environmental determinism promoting this phenomenon, a comparative study was conducted using data collected in the field during a monthly parallel monitoring during the 2010-2011 year and the data available in the literature. Comparison of physicochemical parameters between the two study sites indicates that over a period of 18 years, the major common change that coincides with the appearance of Alexandrium catenella is the sharp decrease in concentrations of dissolved reactive phosphorus, which can limit growth of other organisms and thus promote the development of this species. In this work we developed a protocol for the establishment of monoclonal cultures from sediments by which we got for the first time thirty Alexandrium strains from Annaba bay. Morphological analysis and ribotyping performed on these strains showed that it is Alexandrium catenella group IV (temperate Asia clade). The analysis revealed that toxin concentrations and toxin composition of these strains are quite similar to that of A. catenella from Thau. In this thesis we also looked at the role that intraspecific diversity can play in the dynamics of blooms within the complex Alexandrium catenella / tamarense. Comparisons of growth rates, lag phases, capacity for growth on different culture media investigated among several strains of Alexandrium tamarense of Thau, revealed a high intraspecific diversity of parameters tested. The toxin profile and the growth of many strains of Alexandrium catenella from Annaba bay also showed considerable variability. The results of our study suggest that intraspecific diversity plays a key role along with certain environmental conditions for the survival against selection pressures and allows the sustainability of Alexandrium blooms and their propagation within different ecosystems.

La composition des communautés de protistes et leur dynamique temporelle sont traditionnellement étudiées en analysant des séries de données de surveillance/observation dont la mise en place est relativement récente (≤40 ans). Dans cette étude, nous avons analysé les traces biologiques (formes de résistance et ADN ancien) préservés dans des sédiments couvrant une échelle temporelle d’environ 150 ans afin d’étudier les changements de la composition et la dynamique temporelle des protistes marins, principalement dans deux écosystèmes estuariens de la rade de Brest (Bretagne, France). Les analyses de metabarcoding montrent que seulement une partie minoritaire (16-18%) de la richesse des protistes (#OTUs) des sédiments superficiels est retrouvée dans les sédiments profonds et que la plupart des protistes présents dans les sédiments anciens sont connus pour être capables de produire des formes de résistance. La composition des communautés de protistes étaient différenciées en deux principales paléocommunautés (avant/après 1950), suggérant une biodiversité spécifique à chaque période. Les abondances relatives des dinoflagellés ont montré une tendance à la baisse depuis les années 70’ et les genres Alexandrium et Gonyaulax ont montré une dynamique opposée en termes d’abondance relative à travers le temps. Les données paléogénétiques (PCR en temps réel) suggèrent qu’A. minutum est présente dans la rade depuis au moins 1873 ± 7 et qu’au cours des derniers 150 ans, l’espèce est devenue envahissante, proliférant dans la rade seulement ces dernières années. De plus, Les données de PCR en temps réel suggèrent que la partie sud-est de la rade, où des sédiments à typologie vaseuse sont plus abondants, est potentiellement plus favorable à l’accumulation des kystes de l’espèce. Les analyses écophysiologiques (taux de croissance, taux de consommation de phosphore, biomasse maximale atteinte) réalisés sur des souches de dinoflagellés (A. minutum et Scrippsiella donghaienis) obtenues par germination montrent une forte variabilité phénotypique intraspécifique au sein des deux espèces et dans les deux milieux étudiés. Les résultats de ces travaux de thèse contribuent au domaine de la recherche en paléoécologie sédimentaire, montrant les avantages et les limites de cette approche pour révéler des patrons biologiques encore peu explorés. / The community composition of protist and their temporal dynamic are are traditionally studied by analyzing data sets of monitoring/observation networks, whose implementation is however relatively recent (≤40 years). In this study, we analyzed the biological traces (resting stages and ancient DNA) preserved in sediments covering a time scale of 150 years in order to study changes in the composition and the temporal dynamics of marine protists, focusing mainly on two estuarine ecosystems of the Bay of Brest (Brittany, France). Metabarcoding analyses showed that only a minor part (16-18%) of the protists richness (#OTUs) of superficial sediments is retrieved in deep sediments, and that most of the protists found in ancient sediments are known to produce resting stages. Two main paleocommunities were differentiated (before/after 1950), suggesting the existence of a distinct and specific biodiversity for the identified periods. The relative abundances of dinoflagellates showed a decreasing trend since the 70s' and Alexandrium and Gonyaulax genera showed an opposite dynamic in terms of relative abundance over the time. Paleogenetic data (real-time PCR) suggest that A. minutum is present in the Bay of Brest since at least 1873 ± 7 and that, across a time scale of about 150 years, the species has proliferated only recently in the estuaries of the bay. Moreover, real-time PCR data suggest that the south-eastern part of the bay, where muddy sediment are more abundant, is potentially more favorable for the accumulation of the species cysts. Ecophysiological analyses (growth rate, phosphorus assimilation rate, and maximal biomass attained) performed on dinoflagellate strains (A. minutum and Scrippsiella donghaienis) showed a strong phenotypic intraspecific variability for both species and for both analyzed media. The results of this thesis work contribute to the research in sedimentary paleoecology, showing the advantages and limits of this approach to reveal still underexplored biological patterns.

Les dernières décennies ont été marquées par l’intensification et l’expansion des efflorescences de micro-algues toxiques (HAB). Connues pour perturber les écosystèmes côtiers et pour leur toxicité sur les organismes marins, les HAB sont suspectées d’être à l’origine de défauts de recrutement de bivalves. Cette thèse avait pour objectif d’étudier les conséquences des efflorescences du dinoflagellé toxique Alexandrium minutum, producteur de toxines paralysantes (PST) et des composés bioactifs extracellulaires (BEC), sur la reproduction, le développement et le recrutement de l’huître Crassostrea gigas, une espèce à l’importance économique majeure. Les gamètes libres et les jeunes stades de développement se révèlent être les plus sensibles, en particulier aux BEC produits par A. minutum qui inhibent la fécondation et l’embryogenèse. A. minutum modifie le comportement des larves véligères, provoque une diminution de leur filtration, de leur croissance et du taux de fixation. Une exposition des adultes, pendant la gamétogenèse, affecte le développement des descendants, traduisant des altérations du contenu gamétique et/ou un transfert vertical des PST. Les modalités d’action des PST et des BEC devront être précisées. Nos expérimentations, réalisées à des concentrations de micro-algues rencontrées dans l’environnement, suggèrent que des efflorescences récurrentes d’A. minutum lors des périodes de reproduction et de développement larvaire pourraient, sur le long terme, affecter la structure des populations naturelles et cultivées de C. gigas. / Recent decades have witnessed the intensification and spread of harmful algal blooms (HAB). HAB are known to disrupt coastal ecosystems and to be toxic for marine organisms. These phenomena are also suspected to be responsible for recruitment failures of bivalves. The aim of this PhD was to study the consequences of blooms of toxic dinoflagellate Alexandrium minutum on the reproduction, development and recruitment of the oyster Crassostrea gigas, a species of major economic importance. A. minutum is known to produce paralytic shellfish toxins (PST) and bioactive extracellular compounds (BEC). Gametes and early life stages were the most sensitive, particularly to the bioactive extracellular compounds (BEC) produced by A. minutum, which inhibited fertilization and embryogenesis. A. minutum modified the behaviour of veliger larvae, decreased their filtration, growth and settlement. Exposure of adult oysters during gametogenesis affected the development of offspring, reflecting alterations in gamete content and/or vertical transfer of PST. Mode of action of PST and BEC are to further investigate. These oyster exposures, conducted at environmentally relevant concentrations of microalgae, suggest that recurrent blooms of A. minutum during oyster spawning and larval development could have long-term consequences on the structure of wild and cultured populations of C. gigas.

Les estuaires et les zones côtières constituent des territoires à fort enjeux stratégiques économiquement et pour l'environnement. Ils assurent de nombreuses fonctions biologiques et écologiques dont celle de nourricerie et de frayère pour les poissons. Ces écosystèmes sont pourtant soumis à de multiples facteurs de stress, à la fois naturels et anthropogéniques, qui peuvent représenter une menace potentielle envers les organismes aquatiques, en particulier pour les espèces commerciales de poissons. Dans ce contexte, les effets de facteurs de stress environnementaux tels que la contamination chimique et les efflorescences algales nuisibles (HABs) ont été étudiés par des approches in situ et expérimentale (microcosme et mésocosme) sur deux espèces de poissons : le flet (Platichthys flesus) et le bar (Dicentrarchus labrax). Durant cette thèse, nous avons utilisé différents indicateurs pour déterminer les réponses des poissons aux stress environnementaux. Parmi ces outils, nous avons utilisés des indices de croissance et condition, des biomarqueurs moléculaires et des paramètres immunologiques. / Estuaries and coastal areas are essential fish habitat as nursery and spawning but characterized by the presence of multiple interacting stressors, both natural and anthropogenic, which can represent potential threat toward aquatic organisms, especially for commercial fish species. In this context, the impacts of environmental stressors such as chemical contamination and Harmful algal blooms (HABs) have been studied by in situ and experimentally (microcosm and mesocosm) approaches on two fish species : European flounder (Platichthys flesus) and European sea bass (Dicentrarchus labrax). During this thesis, we used various indicators to determine fish responses to environmental stressors. Among these tools, we used the growth and conditions indices, molecular biomarkers and immunological parameters. In situ approach has been realized in two different systems anthropogenically influenced : one is heavily impacted system (Seine estuary) and the others are less impacted and/or considered as "clean" systems (Canche, Authie and Somme estuaries). As juvenile flounders concentrate in estuaries, we have chosen this species as a biological indicator to evaluate the quality of these estuarine habitats. This in situ study emphasized the negative impact of contaminants on the nursery function of estuaries. The Seine estuary exhibited the highest metals and PAHs contents in sediment compared to other estuaries and metal concentration in juvenile flounder of this estuary were also significantly higher than ones collected in the less polluted estuaries. In the same way, fish growth and condition indices were significantly lower in individuals from this estuary in spite of the sufficient food availability. To control environmental parameters such as hydrological parameters and food availability, a microcosm experiment was carried out on sea bass juveniles exposed to fresh sediment from five sites with different chemical concentrations using multi-biomarker approaches. After 21 days exposure, no metal accumulation in fish gills and any significant differences on the physiological performances and immune system responses of fish juveniles could be observed. On the other hand, responses of molecular biomarkers, particularly, EROD, GST and CAT activities increase with the chemical contamination gradient after 7days of exposure in sediment. This microcosm study confirmed the sensibility and relativity of short term molecular biomarkers responses to the chemical contamination. These two studies highlighted the complexity of the fish responses to environmental stressor due to the many variable environmental factors in situ and due to the selection of fish species (pelagic or benthic) and the exposure duration in controlled laboratory assays. Beside the impact of pollution on fish, Harmful algal blooms (HABs) are widespread along the eastern English Channel and may alter ecological functions of coastal zones and thus affecting nursery ground and fish populations. Nevertheless, the effects of two recurrent harmful algal blooms : a) Phaegocystis globosa and its degraded form transparent exopolymeric particles (TEP) with foam accumulation and b) Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima (exponential versus senescent phase) was investigated on the growth and condition of sea bass juveniles. Both mesocosm experiments exhibited any negative impact on juvenile sea bass physiological performance, hence, survival and recruitment success. In conclusion, the results of this thesis contributed to improve the fish responses with multi-biomarker approaches to monitor and assess the health of fish communities and fish habitat quality, as well as the general ecological status of coastal zones and estuaries against the various environmental stressors.

A building industry is expanding branch all the time and it intervenes in the life of everyone. Aeroconcrete is very attractive and actual subject nowadays because economy is important point of view of production. This material finds a wide-spread use thanks to its specific properties. The good manipulation and great thermal insulating properties are secured by its porous structure. Furthermore, proper material selection provides a saving of power of house for every customer demands. Due to aeroconcrete's sufficient compressive strength it is useful for both constructions and internal walls. Fundamental and very important for final material properties is raw material composition of aeroconcrete. A relationship between composition of filler (quartz sand) and resultant properties of aeroconcrete is an objective of the thesis.

Alexandrium minutum est un dinoflagellé qui est à l'origine des efflorescences toxiques observées de façon récurrente le long des côtes Bretonnes. Cette microalgue produit des toxines paralysantes qui sont parmi les plus puissantes au monde. Originaire de Méditerranée, cette espèce a progressivement envahi les côtes européennes atlantiques. Cette algue invasive a été observée en Bretagne dans les années 80, puis a atteint successivement l'Angleterre, l'Irlande et le Danemark. Aujourd'hui, elle semble durablement installée dans de nombreux estuaires bretons, produisant de façon récurrente des efflorescences toxiques, bien que dans certains sites les proliférations semblent être limitées par la présence de parasite. Dans cette étude nous nous sommes interrogés sur les processus pouvant influencer la diversité génétique des populations d'A. minutum et les répercussions de ces capacités d'adaptation vis à vis des facteurs biotiques et abiotiques. Nous avons en particulier, réalisé des expériences de croisement en laboratoire afin de mieux comprendre sa reproduction et de déterminer son système de reproduction. Puis nous avons utilisé des outils moléculaires afin de déterminer quelle était l'importance de la reproduction sexuée dans les populations naturelles en Bretagne (reproduction sexuée versus asexuée). Enfin, nous avons étudié la variabilité génétique des efflorescences annuelles pendant deux années consécutives dans les estuaires de la Rance et de la Penzé. Les expériences de croisement in vitro ont permis de mettre en évidence que la reconnaissance gamétique était un processus complexe où les fusions ne sont pas régit par un système bipolaire comme c'est généralement le cas chez de nombreux organismes. D'autre part nos résultats suggèrent que les kystes temporaires auraient une capacité de survie de plusieurs mois au froid et à l'obscurité dans les conditions de laboratoire. Grâce à l'utilisation des marqueurs microsatellites, nous avons montré que les efflorescences d'A. minutum présentaient une diversité génétique et génotypique très élevée et que les génotypes étaient tous différents les uns des autres au sein de ces efflorescences. Ces résultats suggèrent que la reproduction clonale n'est pas dominante au cours des évènements d'efflorescence. L'analyse génétique spatio-temporelle (entre Penzé et Rance, entre années et entre période d'efflorescence) montre des différenciations significatives aux différentes échelles. La différence spatiale indique un flux de gènes restreint entre les deux sites et cela principalement au cours des blooms. En effet, les efflorescences qui se développent généralement pendant les marées de morte-eau restent relativement isolées. Ces résultats ont été confirmés par l'étude de la structure génétique des populations A. minutum le long des côtes Bretonnes qui révèle des flux de gènes limités entre populations. Ces résultats suggèrent que la migration est relativement restreinte entre estuaires. De plus, la différenciation génétique entre estuaires pourrait également étroitement être liée aux traits d'histoire de vie de cette espèce. En effet, le développement rapide des efflorescences dans un nouveau site colonisé, suivi par la formation d'un grand nombre de kystes de résistance qui s'accumulent au sein des estuaires pourrait constituer un système particulier présentant une forte inertie au changement (tampon génétique) et limitant, par compétition, l'arrivée de nouveaux migrants (hypothèse de monopolisation des sites (De Meester et al. 2002). Enfin, nos résultats suggèrent que les efflorescences toxiques observées en Rance, en Baie de Morlaix et en Rade de Brest correspondraient à des évènements d'introduction différents.

La prise de conscience des problèmes d'environnement et des effets directs et indirects des activités humaines a conduit à renforcer la surveillance haute fréquence des écosystèmes marins par l'installation de stations de mesures multicapteurs autonomes. Les capteurs, installés dans des milieux hostiles, sont sujets à des périodes de calibration, d'entretien voire des pannes et sont donc susceptibles de générer des données bruitées, manquantes voire aberrantes qu'il est nécessaire de filtrer et compléter avant toute exploitation ultérieure. Dans ce contexte, l'objectif du travail est de concevoir un système numérique automatisé robuste capable de traiter de tel volume de données afin d’améliorer les connaissances sur la qualité des systèmes aquatiques, et plus particulièrement en considérant le déterminisme et la dynamique des efflorescences du phytoplancton. L'étape cruciale est le développement méthodologique de modèles de prédiction des efflorescences du phytoplancton permettant aux utilisateurs de disposer de protocoles adéquats. Nous proposons pour cela l'emploi du modèle de Markov caché hybridé pour la détection et la prédiction des états de l'environnement (caractérisation des phases clefs de la dynamique et des caractéristiques hydrologiques associées). L'originalité du travail est l'hybridation du modèle de Markov par un algorithme de classification spectrale permettant un apprentissage non supervisé conjoint de la structure, sa caractérisation et la dynamique associée. Cette approche a été appliquée sur trois bases de données réelles : la première issue de la station marine instrumentée MAREL Carnot (Ifremer) (2005-2009), la seconde d’un système de type Ferry Box mis en œuvre en Manche orientale en 2012 et la troisième d’une station de mesures fixe, installée le long de la rivière Deûle en 2009 (Agence de l’Eau Artois Picardie - AEAP). Le travail s’inscrit dans le cadre d’une collaboration étroite entre l'IFREMER, le LISIC/ULCO et l'AEAP afin de développer des systèmes optimisés pour l’étude de l’effet des activités anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques et plus particulièrement dans le contexte des efflorescences de l’algue nuisible, Phaeocystis globosa. / Because of the growing interest for environmental issues and to identify direct and indirect effects of anthropogenic activities on ecosystems, environmental monitoring programs have recourse more and more frequently to high resolution, autonomous and multi-sensor instrumented stations. These systems are implemented in harsh environment and there is a need to stop measurements for calibration, service purposes or just because of sensors failure. Consequently, data could be noisy, missing or out of range and required some pre-processing or filtering steps to complete and validate raw data before any further investigations. In this context, the objective of this work is to design an automatic numeric system able to manage such amount of data in order to further knowledge on water quality and more precisely with consideration about phytoplankton determinism and dynamics. Main phase is the methodological development of phytoplankton bloom forecasting models giving the opportunity to end-user to handle well-adapted protocols. We propose to use hybrid Hidden Markov Model to detect and forecast environment states (identification of the main phytoplankton bloom steps and associated hydrological conditions). The added-value of our approach is to hybrid our model with a spectral clustering algorithm. Thus all HMM parameters (states, characterisation and dynamics of these states) are built by unsupervised learning. This approach was applied on three data bases: first one from the marine instrumented station MAREL Carnot (Ifremer) (2005-2009), second one from a Ferry Box system implemented in the eastern English Channel en 2012 and third one from a freshwater fixed station in the river Deûle in 2009 (Artois Picardie Water Agency). These works fall within the scope of a collaboration between IFREMER, LISIC/ULCO and Artois Picardie Water Agency in order to develop optimised systems to study effects of anthropogenic activities on aquatic systems functioning in a regional context of massive blooms of the harmful algae, Phaeocystis globosa.