Les acides gras libres et liés, comprenant les acides monocarboxyliques saturés et insaturés, les acides dicarboxyliques, les (α, β, ω, et ω-1) hydroxyacides et les acides phénoliques, ont été analysés le long d'une carotte sédimentaire de Cadagno (Suisse) dans le but de déterminer les variations des sources et des conditions de déposition de la matière organique en fonction de la profondeur. Les résultats montent que des événements épisodiques tels que les avalanches, glissements de terrains, crues torrentielles, sont plus fréquents entre 0 et 51 cm. Par contre, entre 51 et 245 cm, la sédimentation était plus calme, faible et caractérisée par une contribution plus élevée de la matière organique des plantes supérieures. L'étude microscopique de la matière organique confirme aussi ces résultats. Des acides gras branchés iso- et anteiso- ayant un nombre d'atomes de carbone entre C21 et C29 non mentionnés dans la littérature géochimique jusqu'à présent, ont été détectés dans les fractions liées. Ils proviennent probablement des bactéries spécifiques à ce lac. Finalement, il a été démontré que la source des α- et β-hydroxyacides sédimentaires ayant un nombre d'atomes de carbone < c10 est la même que celles de leurs homologues supérieurs, c.à.d., les bactéries gram-négatives.

Alors que de nombreuses études paléoenvironnementales traitent de l'évolution du climat et de la végétation au cours de l'Holocene, il n'existe que très peu d'études portant sur l'évolution des sols au cours de cette même période. Cependant, les propriétés physiques et chimiques des sols ayant un rôle clef au sein d'un écosystème, la reconstitution de l'histoire des sols constitue un enjeu important pour comprendre les changements environnementaux passés. Un des facteurs limitant pour reconstituer l'histoire des sols réside dans l'absence d'enregistrement continu des processus pédologiques sur de longues échelles de temps (103 à 104 ans). Notre intérêt s'est donc porté sur l'utilisation d'archives sédimentaires lacustres dans le but de reconstruire l'histoire de la couverture pédologique en lien avec celle de l'écosystème. Cette étude a été menée sur deux petites dépressions lacustres de l'étage subalpin (Vallée de la Maurienne, Savoie) ayant a priori des histoires de l'occupation humaine différentes. <br /><br />Dans un premier temps, une approche géochimique a été appliquée sur des sols actuels afin de caractériser les pédosignatures des processus de podzolisation et d'altération chimique. Il en résulte que les terres rares (numéros atomiques de 57 à 71) constituent un indicateur du degré d'altération chimique tandis que les proportions des complexes organo-métalliques d'Al et Fe permettent de tracer l'intensité de la podzolisation. Dans un deuxième temps, ces mêmes traceurs ont été mesurés sur deux séquences sédimentaires couvrant 4500 ans Cal. BP (lac du Thyl) et 13500 ans (lac du Loup). La comparaison de ces pédosignatures avec des marqueurs indépendants (végétation, climat, feux) révèle des pédogenèses progressives et régressives après la déglaciation de la fin du Tardiglaciaire. <br /><br />Les sols et l'environnement du lac du Loup sont caractérisés par une évolution progressive et stable menant aux forets de résineux et aux podzols actuels. L'enregistrement du lac du Thyl est plus contrasté : le développement progressif d'une forêt de pin cembro associé au processus de podzolisation est suivi par des perturbations secondaires (principalement l'augmentation du régime des feux) qui pourraient expliquer la mise en place d'une végétation semi-ouverte associée à des processus de dépodzolisation. <br />Finalement, ce travail a permit d'ajouter un volet pédologique aux études paléoenvironnementales classiques. Il en résulte que les deux schémas d'évolution des sols sont très cohérents avec les marqueurs indépendants et qu'ils offrent une meilleure résolution temporelle que l'on ne pourrait l'obtenir avec les chronoséquences.

Dans lhémisphère Sud, les reconstitutions paléoclimatiques à haute résolution sont encore relativement rares. Cette partie du monde joue pourtant un rôle essentiel dans la compréhension des changements climatiques terrestres. Le Sud du Chili étant suffisamment éloigné des calottes glaciaires de lhémisphère Nord et de linfluence de la circulation thermohaline, il constitue une région idéale en vue détudier les changements paléoclimatiques de lhémisphère Sud. Dans ce travail, le remplissage sédimentaire de deux lacs chiliens dorigine glaciaire a été étudié par une analyse multi-paramètres de carottes prélevées lors de lété austral 2002 dans le cadre du projet SSTC ENSO-Chili. Dans le lac Puyehue (164 km², 40°S, altitude 185 m), la carotte la plus prometteuse a été prélevée au site PU-II, localisé sur un cordon morainique sous-aquatique, dominé par les courants intermédiaires du Rio Golgol. Les sédiments de ce site sont finement laminés et faiblement perturbés par les activités volcanique et sismique. Premièrement, une carotte courte du site PU-II a été étudiée de manière détaillée en vue de (1) tester différentes techniques de mesure de la densité et du contenu sédimentaire en matière organique et en silice biogénique, et (2) reconstituer les changements climatiques régionaux au cours des 600 dernières années. Plusieurs traceurs ont été utilisés : la granulométrie, la susceptibilité magnétique, la géochimie des éléments majeurs, les concentrations en silice biogénique ainsi que les concentrations et les propriétés géochimiques de la matière organique (C/N, d13C). Ces analyses sont utilisées pour reconstituer les variations de paléoproductivité et de paléoprécipitations aux alentours de 40°S. Les résultats démontrent que, durant les 600 dernières années, les plus forts taux daccumulation massique en particules terrigènes sont enregistrés dans lintervalle 1490 1700 AD. Ce résultat est interprété comme une période humide associée à la mise en place du Petit Age Glaciaire européen (LIA). Les fortes précipitations caractérisant cette période pourraient être la signature locale du LIA. Le LIA serait donc un évènement global qui nest pas restreint à lhémisphère Nord. Les traceurs sélectionnés ont ensuite été appliqués à une carotte de 11 m de longueur prélevée au site PU-II. Le modèle dâge de cette carotte a été élaboré à partir de 9 datations radiocarbone et prouve que cette séquence sédimentaire couvre la dernière déglaciation et lHolocène. Les résultats démontrent que la granulométrie est hautement corrélée avec le contenu biogénique du sédiment et peut ainsi être utilisée comme traceur de paléoproductivité lacustre. La susceptibilité magnétique quant à elle est fortement corrélée avec les concentrations en aluminium et en titane et constitue un indicateur des apports terrigènes. Les variations temporelles de la composition du sédiment démontrent que, depuis le Dernier Maximum Glaciaire, la Région des Lacs chilienne a été soumise à trois changements climatiques abrupts survenus lors dune évolution climatique à plus long terme. Ces changements climatiques rapides sont : (1) la fin du Dernier Maximum Glaciaire à 17.300 cal. yr. BP ; (2) un évènement froid entre 13.100 et 12.300 cal. yr. BP, caractérisé par une terminaison abrupte et interprété comme léquivalent local de la période froide caractéristique du Dryas Récent et (3) une instabilité climatique à 3400 2900 cal. yr. BP probablement à mettre en relation avec une faible activité solaire. Lâge de lévènement froid à 13.100 12.300 cal. yr. BP est comparé aux datations obtenues sur des enregistrements similaires dans les deux hémisphères. Cette comparaison démontre que lévènement enregistré à Puyehue précède denviron 500 à 1000 ans lévènement froid caractéristique de la période du Dryas Récent dans lhémisphère Nord. Lenregistrement sédimentaire du lac Icalma (11,65 km², 38°S, altitude 1140 m) est fortement perturbé par les évènements sismiques et volcaniques. Lexistence de particules sédimentaires grossières nous a amenés à développer une méthode de mesure granulométrique combinant diffraction laser et tamisage par voie sèche. Les descriptions macroscopiques, les analyses granulométriques, les profils de susceptibilité magnétique et les résultats minéralogiques ont permis de décrire quatre types de dépôts évènementiels probablement engendrés par des séismes (homogénites, turbidites, slumps et dépôts chaotiques). Ces analyses démontrent également que les turbidites et les homogénites sont engendrées par un mécanisme similaire et que des dépôts texturalement intermédiaires existent. Ils peuvent être regroupés sous le terme turbidite s.l. et, dans ce cas, une homogénite serait léquivalent dune turbidite déposée sous linfluence dun effet de seiche. La séismite la plus récente décrite dans les sédiments du lac Icalma est un dépôt de slump ubiquiste de 6 cm dépaisseur daté à 1100 AD. Bien que la région ait été affectée par de nombreux séismes de magnitude importante au cours de la période historique (1500 2000 AD), il semble quaucun dentre eux nait engendré une séismite dans le lac Icalma. Daprès les résultats obtenus sur deux carottes longues (8 m), la région dIcalma a été soumise à une importante activité sismo-tectonique entre 3000 et 2200 cal. yr. BP.

Résumé Le Rift Est-Africain comprend plusieurs grands lacs, dont le lac Kivu situé entre 1°34’ et 2°30’ de latitude Sud et compris entre 28°50’ et 29°23’ de longitude Est. Ce lac, localisé au nord-ouest du Rwanda à la frontière avec la République Démocratique du Congo, présente une spécificité unique au monde: ses eaux profondes contiennent une gigantesque quantité de gaz dissous (3/4 de dioxyde de carbone (CO2), 1/4 de gaz méthane (CH4)). Les études antérieures indiquent que les eaux du lac Kivu présentent une structure stratifiée particulière qui se décline en 13 couches dans le bassin principal. Nous avons établi une nouvelle stratification, en quatre couches de la colonne d’eau dans ce bassin sur base des données physico-chimiques mais aussi, en tenant compte tout particulièrement du comportement biogéochimique du carbone. Cette structure simplifiée permettra une meilleure évaluation de l’impact environnemental et une gestion durable de l’exploitation du gisement de gaz méthane du lac Kivu. Un suivi détaillé de plusieurs paramètres physico-chimiques, biogéochimiques ainsi que des éléments majeurs, mineurs et en trace, présents dans le bassin principal du lac, dans sa partie rwandaise en un point fixe au large de Kibuye, durant la petite saison sèche, apporte un éclairage plus précis de leur distribution dans la colonne d’eau. Une étude de la variation spatio-temporelle de ces paramètres est réalisée aussi bien à Kibuye qu’à Gisenyi et ce durant les différentes saisons pour, entre autres, servir de base de données nécessaire à toute comparaison ultérieure. L’origine des gaz dissous dans le lac Kivu a fait l’objet de plusieurs études et hypothèses. Les deux principaux gaz dissous du lac ont un élément biogéochimique en commun: le carbone. Par des mesures isotopiques et par comparaison avec le système limnologique du lac Tanganyika voisin, la correspondance de l’allure générale de la distribution comparée du carbone inorganique dissous (DIC), de l’alcalinité totale et du δ13CDIC dans les deux lacs indique notamment que les processus à l’origine du gaz méthane du lac Kivu ne sont pas liés au magmatisme, ni à des phénomènes thermocatalytiques. Nous pensons que le carbone, et par conséquent le gaz méthane du lac Kivu, est d’origine phytoplanctonique. L’explication par une étude hydrogéologique et pédologique de l’origine de la stratification pérenne de la colonne d’eau du lac Kivu constitue un point de vue intéressant. Une autre perspective serait, celle visant à établir par des données biogéochimiques, le taux de régénération du gaz méthane du lac Kivu afin d’en déterminer la durée d’exploitabilité réelle.

Gene regulation mediated by transcription factors (TFs) is essential for all organisms. The functionality of TFs can largely be described by the fraction of time they occupy their regulatory binding sites on the chromosome. DNA-binding proteins have been shown to find their targets through facilitated diffusion in vitro. In its simplest form this means that the protein combines a random 3D search in the cytoplasm with 1D sliding along DNA. This has been proposed to speed up target location. It is difficult to mimic the in vivo conditions for gene regulation in biochemistry experiments; i.e. the ionic strength, chromosomal structure, and the presence of other DNA-binding macromolecules.    In this thesis single molecule imaging assays for live cell measurements were developed to study the kinetics of the Escherichia coli transcription factor LacI. The low copy number LacI, in fusion with a fluorescent protein (Venus) is detected as a localized near-diffraction limited spot when being DNA-bound for longer than the exposure time. An allosteric inducer is used to control binding and release. Using this method we can measure the time it takes for LacI to bind to different operator sequences. We then extend the assay and show that LacI slides in to and out from the operator site, and that it is obstructed by another DNA-binding protein positioned next to its target. We present a new model where LacI redundantly passes over the operator many times before binding.    By combining experiments with molecular dynamics simulations we can characterize the details of non-specific DNA-binding. In particular, we validate long-standing assumptions that the non-specific association is diffusion-controlled. In addition it is seen that the non-specifically bound protein diffuses along DNA in a helical path.    Using microfluidics we design a chase assay to measure in vivo dissociation rates for the LacI-Venus dimer. Based on the comparison of these rates with association rates and equilibrium binding data we suggest that there might be a short time following TF dissociation when transcription initiation is silenced. This implies that the fraction of time the operator is occupied is not enough to describe the regulatory range of the promoter.

Le méthylmercure (MeHg) est connu pour être neurotoxique pour l'humain. La voie principale d'exposition est la consommation de poisson, plus particulièrement des espèces au sommet de la chaîne alimentaire, suivant le principe de bioaccumulation et de bioamplification. La région de l'Abitibi-Témiscamingue regorge de lacs (environ 20 000). On peut diviser les pêcheurs en trois groupes distincts ayant un rapport différent face à la pêche et à la consommation de poisson, et donc à l'exposition au MeHg (pêcheurs sportifs, pêcheurs urbains et pêcheurs autochtones). Certaines espèces parmi les plus prisées comme les dorés et les brochets sont également parmi les espèces affichant les plus hauts niveaux de MeHg dans leurs chairs. Encore à ce jour, nous ne sommes pas en mesure de dresser le portrait régional de la contamination de la ressource halieutique à l'échelle de la région à l'étude ni les risques à la santé des populations consommatrices de poissons qui en découlent. Nous avons donc tenté de modéliser la présence de MeHg dans les brochets et les dorés pour les lacs potentiellement fréquentés par les populations pour y pratiquer leurs activités de pêche. Ne sélectionnant que les lacs accessibles à chacun des trois groupes d'utilisateurs, nous avons réduit de 20 000 à 189 le nombre de lacs à étudier. Nous avons analysé, à l'aide d'outils des systèmes d'information géographique et de traitements statistiques, les variables spatiales étants connues pour jouer un rôle dans le cycle biogéochimique du Hg en milieu boréal. Parmi les quelques 50 variables analysées, nous avons construit un modèle pour chacune des deux espèces de poissons. Les brochets répondent à 75% à un modèle à trois variables: l'ordre des lacs, le pourcentage de la surface du bassin versant arborant des pentes faibles (entre 2 et 6 pourcents) et le pourcentage du bassin versant constitué de forêt mature. Pour les dorés, nous avons dû diviser les lacs en trois catégories répondant différement à l'accumulation du Hg dans la chair des poissons soit: les lacs ayant des mines ou des sites de résidus miniers à moins de 1 km du plan d'eau, les lacs étants situés sur la plaine argileuse (plus de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux) et les lacs situés en-dehors de la plaine argileuse (moins de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux). Pour chacun de ces groupes de lacs, nous avons ensuite pu modéliser la présence de Hg dans les dorés en n'utilisant qu'une seule variable (expliquant environ 60% du Hg) soit le pourcentage du bassin versant recouvert par des tourbières. Avec ces résultats, nous avons produit une série de cartes renseignant sur l'état régional de la contamination répondant aux besoins de chacun des trois groupes de pêcheurs pour chacune des deux espèces de poissons.

Les feux naturels déciment jusqu'à 0,4% des surfaces forestières boréales au Québec. Le feu structure le paysage en créant une mosaïque de bassins versants caractérisés par l'hétérogénéité des structures et de la composition végétale. Comment une telle diversité des bassins versants peut-elle affecter la dynamique du carbone des écosystèmes lacustres boréaux? Nous explorons ici si les patrons métaboliques des lacs suivent les différents stades de succession post-feu qui caractérisent leur bassin versant, et nous établissons le lien entre les propriétés physiques du bassin, la respiration planctonique et les flux de CO2. Durant l'été 2006, des échantillons d'eau épilimnétique ont été prélevés sur 50 lacs situés dans la région de la rivière Eastmain du Québec boréal. Les sites ont été sélectionnés afin de représenter divers types de bassins versants homogènes, distincts en terme du niveau de succession post-incendie, incluant des bassins entièrement matures et des bassins brûlés au début de l'été 2006. La respiration planctonique a été déterminée à partir de la consommation de l'oxygène dissout mesurée lors d'incubations in vitro. Pour ce faire, nous avons adapté un système d'optrode constitué d'un oxymètre à fibre optique et de mini-senseurs sensibles aux fluctuations d'oxygène. Les résultats suggèrent que pour deux lacs de même surface, un lac à l'intérieur d'un bassin versant récemment brûlé est associé à des taux de respiration moyens et à des flux de CO2 sortants plus élevés qu'un lac alimenté par un bassin versant mature. Notre étude contribue à une meilleure compréhension de l'influence des perturbations de l'écosystème terrestre sur les cycles des nutriments et du carbone des écosystèmes aquatiques, ainsi que sur la dynamique naturelle des gaz à effet de serre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cycle du carbone, Métabolisme du lac, Respiration planctonique, Flux de CO2, Feux naturels, Succession végétale, Boréal, Optrodes.

La gestion des ressources en zones protégées et en particulier les zones humides d'importance internationale « zone Ramsar », s'oriente de plus en plus vers une gestion intégrée et globale par bassin versant. Par contre, en Algérie, l'application de ce processus quoi qu'il soit débattu depuis plus d'une décennie, progresse timidement, et l'emphase est toujours mise sur la gestion sectorielle. L'état de dégradation et la menace qui pèse sur le site Ramsar du lac Tonga sont un exemple concret de l'échec de cette gestion. Nous émettons l'hypothèse qu'une telle approche est inefficace et que dans ces conditions, le classement du lac en site Ramsar et son inclusion dans une aire doublement protégée sont tout à fait inutiles. L'approche écosystémique de gestion, déjà largement appliquée et qui fait ses preuves au niveau des zones Ramsar euro-méditerranéennes, est le modèle que nous proposons pour sauver la situation et définir les enjeux majeurs et prioritaires sur le bassin versant. Elle fait également mention des orientations pour l'adoption et la mise en place d'un organisme capable de coordonner les actions d'un schéma d'aménagement et de gestion intégrée du bassin versant du lac Tonga qui tiendrait compte du caractère protégé du territoire et en même temps des impératifs du développement socio-économique de la population riveraine du lac, dans une perspective de développement durable. Cette étude pionnière dans son genre au niveau de la région pourrait être un précurseur pour favoriser la réflexion sur l'adoption d'une démarche intégrée de gestion de la ressource en eau, qui pour une première étape pourrait être effectuée à titre pilote au niveau du bassin versant du Tonga, car l'adoption définitive d'une telle démarche dans le contexte de l'Algérie génère beaucoup d'hésitation, ce qui constitue la principale contrainte quant à sa mise en oeuvre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gestion intégrée par bassin versant, Approche écosystémique, Ressource en eau, Zone humide, Atterrissement, Enjeux.

Les lacs de la forêt boréale sont fréquentés par de nombreuses communautés autochtones et des pêcheurs sportifs. Ces grands consommateurs de poissons s'exposent aux effets toxiques du mercure (Hg) présent dans la chair des poissons. Les travaux récents abordant la problématique de la contamination mercurielle des poissons, ciblent la matière organique terrigène comme vecteur important du transport du mercure (Hg) depuis le bassin versant vers le milieu lacustre. Les indicateurs conventionnels de la matière organique terrigène tels que le carbone organique dissous, la couleur de l'eau, le rapport atomique carbone: azote (C/N) ou le la profondeur du disque de Secchi ont présenté des limites lors de la comparaison de lacs de statut trophique distinct. Ces indicateurs ne permettent pas de distinguer les apports de matière organique terrigène des apports provenant de la production autochtone des lacs. De plus, l'inclusion de la variabilité temporelle des processus physicochimiques de la colonne d'eau réduit l'utilisation possible des indicateurs conventionnels de la matière organique terrigène. La caractérisation au niveau moléculaire des produits dérivés de l'oxydation de la lignine permet de définir sans équivoque les apports de matière organique qui proviennent des bassins versants. Cette approche permet de caractériser la source et l'état de dégradation de la matière organique. Les résultats indiquent qu'en tenant compte de la variabilité spatiale et temporelle, la somme de huit dérivés phénoliques de la lignine de la famille des vanilyles, syringyles et cynnamyles (lambda), un indicateur des apports terrestres, est positivement corrélée aux concentrations de Hg dissous dans l'eau (fraction dissoute: r²=0.62, p<0.0001 et particulaire: r²=0.76, p<0.0001). Dans le même sens, la fraîcheur des apports de matière organique, établie par le rapport entre les p-hydroxy-phénols et la sommation des vanilyles et des syringyles (P/(V+S) est également positivement corrélées aux concentrations de Hg dissous dans l'eau (fraction dissoute: r²=0.49, p<0.0001 et particulaire: r²=0.54, p<0.0001). Aucune relation n'a été observée entre la composition florale du bassin versant (angiosperme vs gymnosperme et tissus boisés vs tissus non boisés) et les concentrations de Hg des lacs. Ainsi, l'utilisation de biomarqueurs de la lignine pourrait permettre une meilleure gestion des bassins versants et une réduction des apports de Hg vers les écosystèmes aquatiques et leur biote. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, Matière organique, Biomarqueurs de la lignine, Carbone organique dissous et couleur de l'eau.

Le lac Saint-Pierre (LSP) alimente l'industrie de la pêche commerciale en eau douce la plus importante du fleuve Saint-Laurent. Le lac supporte également une importante activité de pêche non commerciale pratiquée par la population locale. Il apparaît donc important de prendre des mesures qui permettent d'estimer la disponibilité du mercure (Hg) dans l'ensemble de l'écosystème afin d'établir le risque pour la santé humaine qu'implique la consommation de poisson provenant du lac. Nous présentons dans ce mémoire le développement d'un modèle spatial de la charge de mercure total (HgT) dans le biofilm épiphyte (BFE) du LSP. Pour ce faire, nous avons développé un modèle écologique conceptuel à partir duquel nous avons développé un modèle cartographique. Le premier nous a permis de choisir les variables destinées à effectuer les prédictions spatiales; le second constitue la représentation cartographique des prédictions. Une démarche en quatre étapes a été élaborée: 1) la formulation du modèle conceptuel; 2) les regroupements des données; 3) la formulation statistique des modèles ou développement des modèles prédictifs; et 4) le développement du modèle cartographique ou représentation cartographique du modèle prédictif. Le modèle conceptuel développé propose que la variable disponible la plus utile pour estimer la charge du HgT dans le BFE est la biomasse des macrophytes, variable qui représente simultanément plusieurs variables physico-chimiques du milieu. Des modèles cartographiques du BFE ont donc été construits à partir d'une carte de la biomasse des macrophytes, préalablement développée. Ces modèles ont permis à leur tour de produire des modèles cartographiques de la charge de Hg dans le BFE du LSP. Les modèles cartographiques ainsi obtenus indiquent que les plus grandes quantités de HgT sont concentrées dans la rive sud du lac, là où se déversent les rivières Richelieu, Saint-François et Yamaska. Ces rivières possèdent de grands bassins versants et charrient une forte concentration de nutriments responsables de la croissance d'un lit de macrophytes plus important sur la rive sud que sur la rive nord. Cette augmentation de macrophytes a entraîné un accroissement du BFE et, par conséquent, une augmentation de la charge de HgT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle cartographique, Mercure, Biofilm épiphyte, Lac Saint-Pierre.