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La phytoremédiation est un concept pour la dépollution et de réhabilitation des sols et/ou de friches industrielles contaminés par des éléments traces métalliques (ETMs), utilisant les végétaux pour absorber ou immobiliser les contaminants en présence des organismes microbiens de la rhizosphère. Cette technique a pour conséquence une production de biomasse plus ou moins contaminée qu’il est nécessaire de traiter et également de valoriser. Cependant, la présence d’ETMs peut être problématique dans une approche de conversion en bioraffinerie. Pour répondre à cette question, deux espèces ont été étudiées : une plante herbacée hyperaccumulatrice (Noccaea caerulescens) et un ligneux (Salix viminalis). Deux prétraitements ont été sélectionnés pour cette étude : les prétraitements par explosion vapeur et organosolv, en appliquant différentes conditions opératoires, afin (1) de suivre la distribution des ETMs au cours du traitement, (2) de purifier la matière lignocellulosique et (3) d’évaluer l’effet des ETMs sur les étapes ultérieures d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Pour le prétraitement organosolv la majeure partie des ETMs est récupérée dans le résidu solide cellulosique alors que par explosion à la vapeur, les ETMs sont extraits en grande partie dans les effluents aqueux du traitement. La présence d’ETMs dans les pâtes cellulosiques et les hydrolysats ne montre pas d’effet significatif sur la cinétique d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Concernant spécifiquement Noccaea caerulescens des teneurs relativement importantes en pectines ont été observées, ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour la valorisation de cette plante par la production d’un biopolymère d’intérêt industriel. Finalement, les résultats obtenus montrent qu’il serait possible de combiner réhabilitation des sols et valorisation en bioraffinerie de biomasses issues de phytotechnologies soit pour la production du bioéthanol ou la production de molécules plateforme / Phytoremediation is a concept for the depollution and rehabilitation of soils and/or industrial wastelands contaminated by metal trace elements (MTEs), using plants to absorb or immobilize contaminants in the presence of microbial organisms in the rhizosphere. This technique results in a more or less contaminated biomass production that must be treated and also recovered. However, the presence of MTEs can be an issue in a biorefinery conversion approach. To address this question, two species were studied: an hyperaccumulator herbaceous plant (Noccaea caerulescens) and a woody plant (Salix viminalis). Two pre-treatments were selected for this study: steam explosion and organosolv pre-treatments, applying different operating conditions, in order to (1) monitor the distribution of MTEs during the process, (2) purify lignocellulosic material and (3) evaluate the effect of MTEs on subsequent enzymatic hydrolysis and fermentation steps. For organosolv pretreatment, most of the MTEs are recovered in the solid cellulosic residue while by steam explosion, MTEs are mostly extracted in the aqueous effluents of the treatment. The presence of MTEs in cellulosic pastes and hydrolysates does not show a significant effect on the kinetics of enzymatic hydrolysis and fermentation. Concerning specifically Noccaea caerulescens, the plant contains relatively high levels of pectins, which opens up interesting prospects for the valorization of this plant through the production of a biopolymer of industrial interest. Finally, the results obtained show that it would be possible to combine soil rehabilitation and biorefinery valorization of biomasses from phytotechnologies for either bioethanol production or the production of platform molecules

Contexte et objectifs : Au Bénin, le « secteur informel » représente près de 80 % des travailleurs avec une prédominance d’acteurs dans l’artisanat, suivi par le secteur privé moderne (11 %) et la fonction publique (9 %). La situation socio-professionnelle des artisans est caractérisée par l’absence d’équipements de protection, par l’exposition à des nuisances physiques et chimiques et par l’absence de sécurité sociale. L’objectif principal de ce travail de thèse était d’étudier l’impact des conditions de travail sur la santé des forgerons-ferblantiers exerçant dans le cadre de l’économie informelle, à Cotonou au Bénin. Ce travail a permis également d’évaluer l’imprégnation sanguine en éléments traces métalliques chez les ferblantiers par comparaison avec les concentrations observées dans la population masculine de Cotonou, non exposée professionnellement. Cette partie de l’étude a nécessité la mise en place d’une première enquête en population générale, chez 70 donneurs de sang à Cotonou afin de proposer des valeurs de référence pour 29 éléments traces métalliques.Méthode : Une étude transversale a été réalisée à Midombô sur le site des artisans ferblantiers dans le 3ème arrondissement de Cotonou au Bénin. Au total, 84 responsables d’atelier sur 102 ont donné leur accord de participation pour l’étude des postes et conditions de travail, soit un taux de participation de 82,4 %. Parmi les 251 personnes travaillant dans les 102 ateliers investigués, 135 ferblantiers ont accepté de venir au centre de santé Erasme (53,8 %) pour bénéficier d’un entretien médical gratuit. Dans cette population, 31 personnes étaient des apprentis (23,0 %) et 104 étaient des artisans ou maitres-artisans (77,0 %). Résultats : Il a été observé des niveaux de bruit supérieurs à 85 décibels dans 58,3 % des ateliers, avec une durée du travail en moyenne de 10 h par jour pouvant être à l’origine des déficits auditifs (légers à sévères) observés dans 99,3% des cas. L’exposition directe aux fumées et poussières métalliques (38,52 %) et la consommation d’aliments au poste de travail seraient à l’origine d’une imprégnation métallique. Pour 6 éléments traces, plus de 20 % des ferblantiers présentaient des concentrations sanguines supérieures aux valeurs de référence de la population générale. Par ordre croissant de niveau d’imprégnation, il s’agissait du molybdène, du cuivre, du strontium, de l’étain, de l’antimoine, et du plomb. Environ 71 % des ferblantiers présentaient des plombémies supérieures au 95ème percentile des concentrations retrouvées en population non exposée à Cotonou. Pour les moins de 18 ans, la prévalence des travailleurs ayant une plombémie ≥ 100 μg/L était de 83 %. Une baisse de l’acuité visuelle non corrigée (> 20 %) et une hypertension artérielle non traitée (27,4 %) ont été dépistées chez les ferblantiers participants. Conclusion : Les travailleurs informels sont dans une situation de grande vulnérabilité du fait d’une faible couverture en matière de protection sociale et d’un niveau élevé d’exposition aux risques professionnels. Compte tenu du grand nombre de travailleurs dans l’économie informelle, l’amélioration de la santé et de la sécurité au travail des acteurs de ce secteur, devrait permettre un renforcement du capital humain et la réduction des maladies professionnelles encore mal documentées. / Context and objectives: In Benin, the "informal sector" represents almost 80% of workers with a predominance of craftsmen, followed by the modern private sector (11%) and the civil service (9%). The socio-professional situation of craftsmen is characterized by the lack of personal or collective protective equipment, exposure to physical and harmful chemical substances and a lack of social security. The main objective of this thesis was to study the impact of working conditions on the health of tinsmiths in the informal economy in Cotonou, Benin. This research also allowed us to evaluate the blood impregnation of trace elements in tinsmiths compared to the background levels of the non-occupationally exposed male population of Cotonou. This part of the study required a first survey of 70 blood donors in Cotonou, in order to propose reference values for 29 trace elements. Method: A cross-sectional study was carried out in Midombô on the site of the tinsmiths in the 3rd district of Cotonou in Benin. Study population: A total of 84 workshop managers out of 102 gave their agreement to participate in the study of work places and conditions (participation rate of 82.4 %). Among the 251 tinsmiths working in the 102 workshops investigated, 135 agreed to go to the “Erasmus” health center (53.8%) for free medical care. In this population, there were 31 apprentices (23.0 %) and 104 craftsmen or master craftsmen (77.0 %). Results: Noise levels greater than 85 decibels were observed in 58.3% of the workshops, with an average working time of 10 hours per day. This exposure can be the cause of hearing impairment (mild to severe) observed in 99, 3% of the cases. Direct exposure to metal fumes and dust (38.52 %) and the consumption of food at the workplace are the cause of metallic impregnation. For 6 trace elements, more than 20 % of the tinsmiths had blood concentrations above the reference values of the general population. These elements, classified from the lowest to the highest level of impregnation were molybdenum, copper, strontium, tin, antimony, and lead, respectively. Approximately 71% of the tinsmiths had lead levels above the 95th percentile of concentrations found in unexposed populations in Cotonou. 83% of the workers who were under 18 years of age had blood lead levels ≥ 100 μg / L. Uncorrected visual acuity (> 20%) and untreated arterial hypertension (27.4 %) were detected in the participating tinsmiths. Conclusion: Informal workers are in a very vulnerable situation due to poor social protection and a high level of exposure to occupational risks. Given the large number of employees in the informal sector, improving the occupational health and safety of these workers should help to strengthen human capital and reduce the incidence of occupational diseases that are still poorly documented.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The environmental contamination by metallic trace elements is a problem that is getting worse around the world due to the growth and the technologic development of the humanity. Among the main sources of this kind of contamination are the atmospheric deposition of particles in soils located around industrial complexes and the prolonged and concentrated application of organic wastes in the soil. When present at the soil surface, these elements will migrate in depth and may reach the subsurface water bodies, causing their contamination. This study aimed to use the software Hydrus-2D to simulate the vertical redistribution of zinc, lead and copper in soil profiles contaminated by air pollution or by the application of swine liquid manure as well the transfer of these metallic trace elements into the groundwater. Chemical models were used under different hypotheses of reactivity of these elements with the soil particles and the physical, hidric and chemical characteristics of each soil profile. In the attempt to validate these models, it was simulated the vertical transports of zinc and lead, between 1900 and 2000, at three uses of a soil in northern France and of zinc and copper, between 2000 and 2008, at a soil profile located in Santa Maria RS, Brazil. Using a two sites chemical model with the kinetic constant decreased to 1% of the value measured in the laboratory, the simulations of the vertical transport of the metallic trace elements were validated in all soil profiles. This model was able to redistribute efficiently these elements in the profile, according their concentrations determined in situ. It was also predicted that the transfer of these contaminants do not represent, until now, any risk of pollution of the groundwater. Even with the continued application of high doses of swine liquid manure until 2058, the predicted increasing of zinc and copper concentrations in soil solution will not represent a risk of subsurface waters pollution. However, the model estimated that copper will be accumulated on the surface of this profile in greater quantities than zinc, increasing its concentration to levels above the value of intervention to agricultural areas. It was concluded that Hydrus-2D was a useful tool in detecting and/or forecasting environmental problems arising from the accumulation of metallic trace elements in soil and its leaching to the subsurface water bodies. / A contaminação do ambiente por elementos traços metálicos é um problema que vem se agravando em todo o mundo. Ela é decorrente do crescimento e do desenvolvimento tecnológico da humanidade, que apresenta, entre as principais fontes, as contaminações oriundas da deposição atmosférica de partículas aos solos localizados no entorno de complexos industriais e da aplicação concentrada e prolongada de resíduos orgânicos. Uma vez presentes na superfície do solo, esses elementos migrarão em profundidade, podendo atingir os corpos de água subsuperficiais e contaminá-los. Este trabalho teve por objetivo principal usar o programa computacional Hydrus-2D para simular a redistribuição vertical de zinco, chumbo e cobre no perfil de solos contaminados por poluição atmosférica ou pela aplicação de dejeto líquido de suínos e a transferência desses elementos traços metálicos rumo ao lençol freático. Para tal, foram usados modelos químicos sob diferentes premissas de reatividade dos elementos com as partículas do solo e as características físico-hídricas e químicas de cada perfil de solo. Buscou-se validar estes modelos, simulando os transportes verticais de zinco e chumbo, entre 1900 e 2000, em três usos de um solo do norte da França e de zinco e cobre, entre 2000 e 2008, num perfil de solo localizado em Santa Maria RS, Brasil. Utilizando um modelo químico de dois sítios com a constante cinética diminuída a 1% do valor medido em laboratório, as simulações do transporte vertical dos elementos traços metálicos foram validadas em todos os perfis de solo. Esse modelo foi capaz de redistribuir eficientemente estes elementos no perfil, conforme suas concentrações determinadas in situ. Ele também previu que a transferência destes contaminantes não representou, até o momento, nenhum risco de poluição da água do lençol freático. Mesmo com a manutenção da aplicação de altas doses de dejeto líquido de suínos até 2058, o aumento na concentração de zinco e cobre na solução do solo previsto não representará risco à poluição das águas subsuperficiais. Porém, o modelo estimou que o cobre se acumulará na superfície deste perfil em maior quantidade que o zinco, elevando sua concentração para níveis acima do valor de intervenção para áreas agrícolas. Dessa forma, o Hydrus-2D apresentou-se como uma ferramenta muito útil na detecção e/ou previsão de problemas ambientais decorrentes do acúmulo de elementos traços metálicos no solo e da sua lixiviação para os corpos de água subsuperficiais.

La mesure des effets des éléments en traces métalliques (ETM) sur les microorganismes, acteurs majeurs du fonctionnement des sols, constitue une approche complémentaire des analyses physico-chimiques dans l'évaluation de leur impact éco-toxicologique. La démarche scientifique présentée ici visait à déterminer dans quelle mesure la diversité, l'abondance et l'expression de gènes bactériens de résistance aux métaux et métalloïdes pourraient constituer des biomarqueurs pertinents des concentrations biodisponibles en ETM dans les sols contaminés et de leur impact sur les communautés bactériennes. Dans cette étude, nous nous sommes focalisés sur les gènes de résistance arsB/ACR3(1) codant les pompes d'efflux de l'arsénite, largement répandues chez les procaryotes, et aioA codant une arsénite-oxydase. Une technique de PCR en temps réel, utilisant des amorces dégénérées conçues au cours de travaux de thèse précédents (Achour et al., 2007 ; Quéméneur et al., 2008), a été développée pour quantifier ces gènes cibles et leurs transcrits dans des systèmes d'étude de plus en plus complexes, de la culture liquide aux microcosmes de sols. Cette recherche d'interprétations physiologiques et écologiques des réponses bactériennes à une exposition à l'arsenic a été intégrée dans le projet ANR Multipolsite (ANR CES 2008). Il a dès lors été possible d'étudier, dans un contexte d'atténuation naturelle et de phytoremédiation, l'abondance des gènes arsB, ACR3(1) et aioA in situ et sur le long terme en fonction de différents traitements telles que la présence de végétation et la désorption-thermique de ce sol multi-contaminé aux HAP et aux ETM. Ces travaux ont également abouti à la conception d'amorces dégénérées ciblant les gènes de résistance aux cadmium, zinc et plomb, gènes codant les ATPases de type PIB étant des pompes d'efflux spécifiques de ces ETM / Arsenic is a widespread toxic metalloid which is a major issue of public health. Its presence in the environment is naturally due to the geochemical background, i.e. the weathering of parent material and volcanic eruptions, but the main contamination sources are anthropogenic activities such as mining and metalworking industry. We describe a real-time PCR assay for the quantitative detection of arsB and ACR3(1) arsenite transporter gene families, two ubiquitous and key determinants of arsenic resistance in prokaryotes. The aioA gene encoding the large subunit of arsenite-oxidase was monitored in parallel. This study aimed to determine whether diversity, abundance and expression of these arsenite efflux pumps could serve as suitable biomarkers of metalloid stress and provide means to assess the impact of contamination on soil bacterial communities. The assay was applied in batch growth experiments using a wasteland soil bacterial community as an inoculum to investigate the effect of increasing arsenic concentrations on genes and transcripts abundances. To confirm previous results, further studies on the abundance and expression of arsB and ACR3(1) in indigenous soil bacterial communities exposed to different levels of arsenic over various time periods have helped to gain a better understanding of how these genes contribute to the adaptation of the communities to arsenic stress and their role in shaping the community structure and diversity. On the other hand, metal transporting PIB-type ATPases are critical components of bacterial resistance to cadmium, zinc and lead. We therefore designed degenerate PCR primers targeting PIB-type ATPases and tested their specificity on reference strains, metal-resistant soil isolates and soil metagenomic DNA